EP1472212A1 - Verfahren zur herstellung von aminen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von aminen

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Publication number
EP1472212A1
EP1472212A1 EP02795210A EP02795210A EP1472212A1 EP 1472212 A1 EP1472212 A1 EP 1472212A1 EP 02795210 A EP02795210 A EP 02795210A EP 02795210 A EP02795210 A EP 02795210A EP 1472212 A1 EP1472212 A1 EP 1472212A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solution
stage
chlorine
range
halogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02795210A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Wenzl
Friedrich Dürholz
Herbert V. Diehl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saltigo GmbH
Original Assignee
Bayer Chemicals AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Chemicals AG filed Critical Bayer Chemicals AG
Publication of EP1472212A1 publication Critical patent/EP1472212A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/54Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by rearrangement reactions
    • C07C209/56Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by rearrangement reactions from carboxylic acids involving a Hofmann, Curtius, Schmidt, or Lossen-type rearrangement

Definitions

  • the present invention relates to a new process for the production of amines by a special reaction of corresponding carboxamides with hypohalites or halogens in alkaline aqueous solution.
  • Amines in particular aromatic amines, are important precursors for the production of crop protection agents, pharmaceuticals and liquid crystals.
  • 2,6-Dihaloanilines in particular 2,6-difluoroaniline and 2,6-dichloroaniline and 2,3,5,6 are of no interest -Tet ⁇ -afluoraniline.
  • 4-trifluoromethylaniline or aliphatic amines such as e.g. Cyclopropylamrn are important.
  • 2,6-difluoroaniline serves, for example, as an intermediate for the production of pharmaceuticals (EP-A-0 497 564, WO-A-91/15464) and of liquid crystals for use in displays. 2,6-dichloroaniline can also be used as a building block for the synthesis of highly effective pharmaceuticals (EP-A-0 497 564, US-A-5, 130,441).
  • 4- Trifluoromethylaniline serves, among other applications, for the production of anthelmintics (US Pat. No. 5,034,410) and anti-inflammatory and immune-modulating agents (US Pat. No. 5,001,124).
  • the currently most important area of application for cyclopropylamine is the production of fluorinated quinolonecarboxylic acids (DE-
  • EP-A-0 367 010 discloses a process for the preparation of cyclopropylamine from cyclopropanecarboxamide by Hofmann degradation. It is crucial here that the cyclopropanecarboxylic acid is used in the form of an aqueous solution instead of a suspension. The most common side reaction in aliphatic and cycloaliphatic amides is the formation of alkyl acyl ureas.
  • the object of the invention was to provide a new process for the preparation of amines which does not have the disadvantages described, starting from easily accessible substances, the desired ones
  • an amide is reacted in an aqueous alkaline solution and / or suspension with halogens or hypohalites and 2. the reaction mixture obtained in stage 1 is then added to a further aqueous alkaline solution which has a temperature of at least 40 ° C.
  • This new process surprisingly enables a wide variety of amides to be converted into the corresponding amines in high yields.
  • alkyl amides the alkyl radical in turn by one to four (C ] ⁇ C4) alkyl groups, (-C-C4) alkoxy groups, fluorine, chlorine or Bromine atoms, NO 2 -, CN-, CF 3 -, ⁇ C ⁇ F 2 -, (C r C 4 ) -
  • Alkoxycarbonyl or benzyloxy groups the phenyl radical again one to three (C j - C4) alkyl groups, (-C-C4) alkoxy groups, fluorine, chlorine or bromine atoms, NO -, CN, CF 3 -, CHF - or (-C-C4) alkoxycarbonyl groups can wear, can be substituted.
  • the process according to the invention has also proven itself for the production of aromatic amines using aromatic amides, the aromatic radical being phenyl, naphthyl, biphenyl or heteroaryl, preferably pyridine, tliiophene or pyrrole, and the aromatic radical by one or more chlorine, fluorine or bromine atoms, CF 3 -, CHF 2 -, NO 2 -, CN, carboxyl, (C r C 4 ) alkoxycarbonyl, (C r C 4 ) alkyl or
  • (-C-C4) alkoxy groups can be substituted.
  • X can represent carbon or nitrogen, n denotes 0, 1, 2, 3, 4 or 5 if X stands for carbon or
  • n denotes 0, 1, 2, 3 or 4 when X represents nitrogen
  • R 1 is the same or different and is halogen, preferably fluorine, chlorine, bromine or iodine, CF 3 , (C r C 4 ) alkyl, (C r C 4 ) alkoxy, NO 2 or CN.
  • 2,6-difluorobenzamide, 'starting material for 2,6-difluoroaniline is obtained by generally known in the literature of 2,6-difluorobenzonitrile (J. March,
  • 2,3,5,6-tetrafluorobenzamide can be obtained, for example, by converting 2,3,5,6-tetrafluorobenzoic acid to 2,3,5,6-tetrafluorobenzoic acid chloride and amidation. Production from 2,3,5,6-tetrafluorobenzonitrile is also possible in a manner known per se.
  • stage 1 of the process according to the invention the carboxamide is first reacted with halogens or hypohalites in an aqueous alkaline solution and / or suspension.
  • an aqueous alkaline solution is metered into an aqueous solution and / or suspension of the corresponding amide
  • aqueous solution of alkaline alkali or alkaline earth metal compounds can be used as aqueous alkaline solution under a).
  • This can be, for example, hydroxides, carbonates, hydrogen carbonates, phosphates, hydrogen phosphates, dihydrogen phosphates, oxides or similar compounds or mixtures thereof.
  • the corresponding alkali metal compounds in particular sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate and / or potassium carbonate, are preferred.
  • the alkaline-acting alkali or alkaline earth metal compounds are used in amounts of 0.9 to 6 mol, preferably
  • the concentration of the aqueous alkaline solution is not critical and can be optimized depending on the amide used.
  • chlorine or bromine can be used as halogens and sodium hypochlorite or sodium hypobromite as hypohalites.
  • sodium hypochlorite or sodium hypobromite as hypohalites.
  • bromine this is added dropwise under b), while chlorine is introduced in gaseous form.
  • hypohalite solutions (bleaching liquors) is equivalent to the metering of elemental halogen to the aqueous alkaline solutions and / or suspensions of the amide.
  • the description of the amount of halogen used is sufficient to describe the reaction conditions, since hypohalogen solutions form in situ when halogen comes into contact with the alkaline aqueous solutions used.
  • Chlorine or bromine is therefore used in amounts of 1 to 5 mol, in particular 1.01 to 2 mol, particularly preferably 1.02 to 1.2 mol, in each case based on 1 mol of amide to be degraded.
  • the use of chlorine is preferred because of the better technical availability.
  • bleaching liquors that is to say aqueous hypohalite solutions
  • solutions with an active chlorine content of about 30 to about 250 g per kg of solution, preferably of about 100 are used up to about 200 g of active chlorine per kg of solution or from about 60 to about 550 g of active bromine per kg of solution, preferably from about 200 to about 350 g per kg of solution.
  • active chlorine content of about 30 to about 250 g per kg of solution, preferably of about 100
  • active chlorine preferably of about 100
  • active chlorine per kg of solution or from about 60 to about 550 g of active bromine per kg of solution, preferably from about 200 to about 350 g per kg of solution.
  • These solutions can be obtained by metering the corresponding amounts of chlorine or bromine into aqueous, alkaline solutions.
  • the temperature of the reaction mixture is kept in the range from -10 ° C to 20 ° C, preferably 0 to 15 ° C, in particular 0 to 10 ° C.
  • the halogen or the hypohalite solution is usually added at normal pressure.
  • the dosing time is selected depending on the size of the batch so that the temperature of the reaction mixture is in the above range.
  • halogen or hypohalite is used in a molar ratio> 1 based on the amide, it is particularly advantageous to destroy the excess halogen or hypohalite after step 1 by adding a reducing agent, preferably a bisulfite solution or SO2 and thus remove from the ' reaction system. It has proven particularly useful not to add the reducing agent immediately after the addition of the halogen / hypohalite has ended, but rather more than 2 hours, preferably at least 2.5 hours and in particular at least 3 hours after the end of the addition of the halogen or hypohalite.
  • the temperature during this period before the addition of the reducing agent is in the same range as in the preceding reaction, ie in the range from -10 ° C. to + 20 ° C., preferably from 0 ° C. to 15 ° C. and in particular from 0 to 10 ° C. , This allows the yield of
  • halogen or hypohalite i.e. in the range of 1.5-2 moles based on 1 mole of amide to be reacted, the specified post-reaction time can also be reduced if necessary.
  • stage 1 there is a solution of the N-haloamide salt with the corresponding alkali metal or alkaline earth metal cation as counter ion.
  • stage 2 of the process according to the invention the procedure is such that the solution from stage 1, i.e. the solution of the N-haloamide salt is added to a further aqueous alkaline solution which has a temperature of at least 40 ° C.
  • the same alkaline solutions used in stage 1 can be used as the aqueous alkaline solution to be supplied. It is particularly advantageous if the reaction solution obtained in stage 1, ie the solution of the N-haloamide salt, which usually has a temperature in the range from -10 to 20 ° C., is metered continuously and preferably slowly into the aqueous alkaline solution. Higher temperatures of this reaction solution from stage 1 are less advantageous since this can lead to safety-related problems and a higher formation of by-products. A period of at least 3 hours, preferably at least 5 hours, and in the case of larger-volume batches in particular a period of 6 to 8 hours has proven useful for the metering. If the metering is carried out faster, this leads to a significantly lower product yield.
  • the temperature of the reaction mixture rises and is in the range from 40 to 110 ° C., preferably in the range from 50 to 110 ° C., particularly preferably in the range from 90 to 109 ° C. and in particular in the range from 100-108 ° C. held.
  • the temperature please note that the -
  • Dosing speed at this temperature is not higher than the speed of the Hofmann rearrangement in stage 2. If this is not taken into account, this leads to a safety-critical situation, especially with large-volume batches.
  • Stage 2 of the process according to the invention is usually carried out at normal pressure, but it is also possible to work under reduced pressure of up to approximately 80 mbar.
  • the process according to the invention it is advantageous for the process according to the invention to remove the amine formed in stage 2 directly and continuously from the reaction mixture. This is usually done by distillation. If direct and continuous separation of the product is omitted, this can lead to a lower product yield and / or lower product quality in the case of amines sensitive to oxidation. Depending on the substance properties (physical state, solution behavior), the desired product can be obtained or further purified using the usual insulation and cleaning methods. In the case of liquid and immiscible products, simple phase separation is particularly useful, which can be improved by adding solvents. Many of the amines to be produced are included
  • the method according to the invention is characterized by a simple two-stage procedure. Only with water as a solvent, i.e. Without the addition of phase transfer catalysts or alcohols, excellent conversions, purities and thus yields of amine are obtained.
  • the fact that no use of alcohols or other organic solvents is required in the implementation according to the invention leads to safety-related advantages, particularly in the case of larger batches.
  • Tetrafluoroaniline and 2,3,4,5-tetrafluoroaniline are not found at all or only to an extremely small extent.
  • the amount of a 14% sodium hypochlorite solution shown in Table 1 is then added dropwise with stirring, the temperature being kept in the range from 0 to 10 ° C. over the entire period of the dropwise addition. After all of the sodium hypochlorite solution has been added, the 2,3,5,6-tetrafluorobenzamide is completely dissolved and the solution is kept at a temperature in the range from 0 to 10 ° C. for the subsequent reaction for the period indicated in Table 1. The amount of a 10% (or in experiment 8 20%) sodium bisulfite solution given in Table 1 is then added with stirring at a temperature of 5 to 10 ° C.
  • step 1 obtained the sodium salt of N-Chloramids, 'a temperature in the
  • the desired product is obtained as a light pink liquid.
  • the yield achieved in the respective experiments and determined by GC, based on the 2,3,5,6-tetrafluorobenzamide used, and the percentage of the by-product 4-chloro-2,3,5,6-tetrafluoroaniline (4-C1- TEFA) are given in Table 1.

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Abstract

Bereitgestellt wird ein spezielles zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Aminen aus Amiden durch Umsetzung mit Halogenen oder Hypohalogeniten in wässriger alkalischer Lösung im Rahmen eines Hoffmann-Abbaus. Das Amid wird dabei in einer alkalischen Lösung und/oder Suspension mit Halogenen oder Hypohalogeniten umgesetzt und anschließend das in Stufe 1 erhaltene Reaktionsgemisch zu einer weiteren wässrigen alkalischen Lösung, die eine Temperatur von mindestens 40°C aufweist, zugegeben.

Description

Verfahren zur Herstellung von Aminen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Nerfahren zur Herstellung von Aminen durch eine spezielle Umsetzung entsprechender Carbonsäureamide mit Hypohalo- geniten oder Halogenen in alkalischer wässriger Lösung.
Amine, insbesondere aromatische Amine, stellen wichtige Vorprodukte für die Herstellung von Pflanzenschutzmitteln, Pharmaka und Flüssigkristallen dar. Non Interesse sind beispielsweise 2,6-Dihaloaniline, insbesondere 2,6-Difluoranilin und 2,6-Dichloranilin sowie 2,3,5,6-Tetι-afluoraniline. Auch 4-Trifluormethylanilin oder aliphatische Amine wie z.B. Cyclopropylamrn sind von Bedeutung.
2,6-Difluoranilin dient beispielsweise als Zwischenprodukt für die Herstellung von Pharmaka (EP-A-0 497 564, WO-A-91/15464) und von Flüssigkristallen für die Anwendung in Displays. Auch 2,6-Dichloranilin kann als Baustein zur Synthese hochwirksamer Pharmaka (EP-A-0 497 564, US-A-5, 130,441) eingesetzt werden. 4- Trifluormethylanilin dient neben anderen Anwendungen zur Herstellung von Anthelmintika (US-A-5,034,410) und entzündungshemmenden und immun-modu- lierenden Mitteln (US-A-5,001,124). Das momentan wichtigste Anwendungsgebiet von Cyclopropylamin ist die Herstellung von fluorierten Chinoloncarbonsäuren (DE-
A-34 20 789, EP-A-0 275 971), die als antibakterielle Mittel große Bedeutung erlangt haben.
Die Herstellung von Aminen ausgehend von den entsprechenden Carbonsäureamiden durch Hofmann-Abbau ist prinzipiell bekannt. Die Synthese verläuft jedoch häufig nur mit mäßigen Ausbeuten und Selektivitäten. Unter den drastischen Umsetzungs- bedingungen treten teilweise in erheblichem Umfang Νebenreaktionen auf, wie Hydrolyse des Amides, Ringchlorierung und oxidativer Abbau, besonders durch Oxidation am Stickstoff, verursacht durch die bei den hohen Reaktionstemperaturen auftretende oxidierende Wirkung der Hypochlorite bzw. der entstehenden Ν-Chlor-
Verbindungen. In einigen Fällen wird ein Zusatz von teuren oder toxischen Hilfsstoffen wie z.B. Phasentransferkatalysatoren notwendig (JP 61 271255). Durch diese negativen Einflüsse wird die Herstellung vieler Amine über diesen Syntheseweg unwirtschaftlich.
Bei 2,6-disubstituierten aromatischen Amiden ist die Addition von Hydroxid an das intermediäre Isocyanat im Verlauf des Hofmann-Abbause aus sterischen Gründen ungünstig, besonders wenn größere Substituenten anwesend sind (Org. React. 3, 277- 282 (1946)). Solche Umsetzungen sind daher auch kaum bekannt.
Weiterhin wird durch elektronenziehende Substituenten die unerwünschte Hydrolyse der Amidbindung im Edukt zum Carboxylat erleichtert, wobei gleichzeitig die Umlagerung verlangsamt wird.
Bei elektronenabgebenden Substituenten wie Alkoxy- oder Hydroxy-Gruppen ist die Umlagerung begünstigt, jedoch wird unvorteilhafterweise die Ringchlorierung ebenfalls beschleunigt (z.B. Haufer et al., J. Am. Chem. Soc. 59, 121 (1937) ibid. 60, 2308 (1937), ibid. 61, 618 (1939)).
Bekannt ist außerdem, dass eine Temperaturerhöhung zwar die Umlagerung im Rahmen des Hofmann-Abbaus gegenüber der unerwünschten Hydrolyse des Amids begünstigt, hierdurch jedoch der stark oxidierende und halogenierende Charakter des Reagenzes wieder zum Tragen kommt. Dies ist aber besonders für oxidations- empfmdliche Amine, insbesondere für aromatische Amine wenig vorteilhaft und nicht erwünscht.
Aus der EP-A-0 367 010 ist ein Verfahren zur Herstellung von Cylcopropylamin aus Cyclopropancarbonsäureamid durch Hofmann-Abbau bekannt. Entscheidend ist hierbei, dass das Cyclopropancarbonsäure in Form einer wässrigen Lösung anstelle einer Suspension eingesetzt wird. Bei aliphatischen und cycloaliphatischen Amiden tritt als häufigste Nebenreaktion die Bildung von Alkyl-Acyl-Harnstoffen auf.
Aus der EP-A-0 628 536 ist ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Aminen durch Hofrnarm-Abbau der entsprechenden Amide bekannt. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass man Amide in wässrig-alkalischen Lösungen und/oder Suspensionen mit Halogenen oder Hypohalogeniten umsetzt und die Reaktionsprodukte durch Hydrolyse, Hydrierung oder reduktive Methoden in die Amine überfuhrt. Entscheidend ist, dass die Umsetzung in Gegenwart von Alkoholen durchgeführt wird. In einer Eintopfreaktion wird hierbei das Halogen bzw. eine Lösung des Hypo- halogenits in die vorgelegte wässrige alkalische Lösung aus A id und Alkohol zudosiert. Nach Abschluss des Zudosierens wird Wasserdampf ins Reaktionsgemisch eingeleitet und das gewünschte Amin abdestilliert. Die Ausbeuten hegen für verschiedene aromatische Amine im Bereich zwischen 51 bis 92 % und sind somit nicht durchgängig zufriedenstellend.
Aufgrund des geschilderten hohen Bedarfs an Aminen und insbesondere substituierten aromatischen Aminen bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein neues Verfahren zur Herstellung von Aminen bereitzustellen, das die beschriebenen Nach- teile nicht aufweist, von leicht zugänglichen Stoffen ausgeht, die gewünschten
Verbindungen in hoher Ausbeute zugänglich macht und sich zudem technisch ohne großen sicherheitstechnischen Aufwand realisieren lässt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Aminen, dadurch gekennzeichnet, dass
1. ein Amid in einer wässrigen alkalischen Lösung und/oder Suspension mit Halogenen oder Hypohalogeniten umgesetzt wird und 2. anschließend das in Stufe 1 erhaltene Reaktionsgemisch zu einer weiteren wässrigen alkalischen Lösung, die eine Temperatur von mindestens 40°C aufweist, zugegeben wird.
Durch dieses neue Verfahren lassen sich überraschenderweise verschiedenste Amide mit hohen Ausbeuten in die entsprechenden Amine überführen.
So können mit gutem Erfolg (C1-C10)-Alkylamide eingesetzt werden, wobei der Alkylrest wiederum durch eine bis vier (C]^C4)-Alkylgruρpen,(Cι-C4)-Alkoxy- gruppen, Fluor-, Chlor- oder Bromatome, NO2-, CN-, CF3-, < CΗF2-, (CrC4)-
Alkoxycarbonyl- oder Benzyloxy gruppen, deren Phenylrest wieder eine bis drei (Cj- C4)-Alkylgruppen, (Cι-C4)-Alkoxygruppen, Fluor-, Chlor- oder Bromatome, NO -, CN-, CF3-, CHF - oder (Cι-C4)-Alkoxycarbonylgruppen tragen kann, substituiert sein kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich auch zur Herstellung aromatischer Amine unter Einsatz aromatischer Amide bewährt, wobei der aromatische Rest für Phenyl, Naphthyl, Biphenyl oder Heteroaryl, bevorzugt Pyridin, Tliiophen oder Pyrrol, steht und der aromatische Rest durch ein oder mehrere Chlor-, Fluor- oder Bromatome, CF3-, CHF2-, NO2-, CN-, Carboxyl-, (CrC4)-Alkoxycarbonyl-, (CrC4)-Alkyl oder
(Cι-C4)-Alkoxy gruppen substituiert sein kann.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Aminen der allgemeinen Formel (I)
wobei
X für Kohlenstoff oder Stickstoff stehen kann, n 0, 1 , 2, 3, 4 oder 5 bedeutet, wenn X für Kohlenstoff steht bzw.
n 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, wenn X für Stickstoff steht,
R1 gleich oder verschieden ist und Halogen, bevorzugt Fluor, Chlor, Brom oder Iod, CF3, (CrC4)-Alkyl, (CrC4)-Alkoxy, NO2 oder CN bedeutet.
In diesen Fällen geht man von Verbindungen der allgemeinen Formel (II)
aus, worin X, n und R1 die für die allgemeine Formel (I) genannten Bedeutungen besitzen.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Verbindungen sind entweder käuflich erhältlich oder durch den Fachmann nach Methoden des Standes der Technik herstellbar.
2,6-Difluorbenzamid, 'Ausgangsmaterial für 2,6-Difluoranilin, wird durch allgemein in der Literatur bekannte Methoden aus 2,6-Difluorbenzonitril gewonnen (J. March,
Advanced Organic Chemistry (1985), 788). Möglich ist z.B. die Umsetzung von 2,6- Difluorbenzonitril in wässrig-alkalischem Medium mit Wasserstoffperoxid. Auf analoge Weise gelingt die Herstellung von 2,6-Dichlorbenzamid aus 2,6-Dichlor- benzonitril. 4-Trifluormethylbenzamid kann z.B. aus 4-Triflourmethylbenzonitril (J.X. Wang et al., J. Chem. Res., Synop., (12), 456-457) oder aus 4-Trifluor- methylbenzoesäure (D.E. Walch et al., J. Med. Chem. 12 (1969), 299-303) hergestellt werden. Zur Herstellung von Cyclopropancarboxamid existieren mehrere, technisch gangbare Wege (EP-A-0 365 970, DE-A 30 26 094). 2,3,5, 6-Tetrafluorbenzamid kann beispielsweise durch Umsetzung von 2,3,5,6- Tetrafluorbenzoesäure zu 2,3,5,6-Tetrafluorbenzoesäurechlorid und Amidierung gewonnen werden. Möglich ist auch eine Herstellung aus 2,3,5,6-Tetrafluofbenzo- nitril in an sich bekannter Weise.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Herstellung von 2,3,5,6-Tetrafluor- anilin aus 2,3,5, 6-Tetrafluorbenzamid sowie die Herstellung von 3-Amino-6-trifluor- methylpyridin aus 6-Trifluormethylnicotinamid.
In Stufe 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Carbonsäureamid zunächst in einer wässrigen alkalischen Lösung und/oder Suspension mit Halogenen oder Hypohalogeniten umgesetzt.
Üblicherweise wird in dieser Stufe 1 so verfahren, dass
a) eine wässrige alkalische Lösung zu einer wässrigen Lösung und/oder Suspension des entsprechenden Amids zudosiert wird und
b) in diese Lösung und/oder Suspension entweder das Halogen oder die wässrige
Hypohalogenit-Lösung zudosiert wird.
Als wässrige alkalische Lösung kann unter a) eine wässrige Lösung von alkalisch wirkenden Alkali- oder Erdalkalimetallverbindungen eingesetzt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Hydroxide, Carbonate, Hydrogencarbonate, Phosphate, Hydrogenphosphate, Dihydrogenphosphate, Oxide oder ähnliche Verbindungen oder Mischungen derselben handeln. Bevorzugt sind die entsprechenden Alkalimetallverbindungen, insbesondere Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat und/oder Kaliumcarbonat. Man verwendet die alkalisch wirkenden Alkali- oder Erdalkalimetallverbindungen in Mengen von 0,9 bis 6 mol, bevorzugt
0,95 bis 3 mol und besonders bevorzugt 0,98 bis 2 mol, bezogen auf 1 mol abzu- bauendes Amid. Die Konzentration der wässrigen alkalischen Lösung ist unkritisch und kann je nach eingesetztem Amid optimiert werden.
Als Halogene können beispielsweise Chlor oder Brom und als Hypohalogenite Natriumhypochlorit oder Natriumhypobromit eingesetzt werden. Im Fall von Brom wird dieses unter b) flüssig zugetropft, Chlor wird dagegen gasförmig eingeleitet.
Die Verwendung von Hypohalogenit-Lösungen (Bleichlaugen) ist dabei der Dosierung von elementarem Halogen zu den wässrigen alkalischen Lösungen und/oder Suspensionen des Amids äquivalent. Zur Beschreibung der Reaktionsbedingungen ist die Angabe der eingesetzten Halogenmenge ausreichend, da sich in situ bei Kontakt von Halogen mit den eingesetzten alkalisch wirkenden wässrigen Lösungen Hypohalogemtlösungen bilden. Man verwendet daher Chlor oder Brom in Mengen von 1 bis 5 mol, insbesondere 1,01 bis 2 mol, besonders bevorzugt 1,02 bis 1,2 mol, jeweils bezogen auf 1 mol abzubauendes Amid. Die Verwendung von Chlor ist wegen der besseren technischen Verfügbarkeit bevorzugt.
Dosiert man Bleichlaugen, also wässrige Hypohalogenit-Lösungen, zu, was im Labormaßstab im allgemeinen gegenüber elementarem Halogen Handhabungs- vorteile aufweist, so verwendet man Lösungen mit einem Gehalt an aktivem Chlor von etwa 30 bis etwa 250 g pro kg Lösung, bevorzugt von etwa 100 bis etwa 200 g aktiven Chlor pro kg Lösung bzw. von etwa 60 bis etwa 550 g aktivem Brom pro kg Lösung, bevorzugt von etwa 200 bis etwa 350 g pro kg Lösung. Diese Lösungen können durch Dosierungen der entsprechenden Mengen Chlor oder Brom in wäss- rige, alkalisch wirkende Lösungen erhalten werden.
Während der Zugabe des Halogens bzw. der Hypohalogenitlösung wird die Temperatur des Reaktionsgemisches im Bereich von — 10°C bis 20°C, bevorzugt 0 bis 15°C, insbesondere 0 bis 10°C gehalten. Die Zugabe des Halogens bzw. der Hypohalogenitlösung erfolgt üblicherweise bei Normaldruck. Die Dosierzeit wird in Abhängigkeit von der Größe des Ansatzes so gewählt, dass die Temperatur des Reaktionsgemisches im oben genannten Bereich liegt.
Wird das Halogen bzw. Hypohalogenit in einem molaren Verhältnis > 1 bezogen auf das Amid eingesetzt, so ist es besonders vorteilhaft, nach der Stufe 1 das überschüssige Halogen bzw. Hypohalogenit durch Zugabe eines Reduktionsmittels, bevorzugt einer Bisulfit-Lösung oder von SO2, zu zerstören und damit aus dem 'Reaktionssystem zu entfernen. Besonders bewährt hat es sich, das Reduktionsmittel nicht unmittelbar nach Ende des Zudosierens des Halogens/Hypohalogenits zuzugeben, sondern mehr als 2 Stunden, bevorzugt mindestens 2.5 Stunden und insbesondere mindestens 3 Stunden nach Ende der Zugabe des Halogens bzw. Hypohalogenits. Die Temperatur während dieses Zeitraums vor Zugabe des Reduktionsmittels liegt im gleichen Bereich wie bei der vorgelagerten Umsetzung, d.h. im Bereich von -10°C bis + 20°C, bevorzugt von 0°C bis 15°C und insbesondere von 0 bis 10°C. Hierdurch lässt sich die Ausbeute des
Gesamtverfahrens nochmals deutlich steigern. Wird ein hoher Überschuss an Halogen oder Hypohalogenit eingesetzt, d.h. im Bereich von 1,5 - 2 Mol bezogen auf 1 Mol umzusetzendes Amid, so kann die angegebene Nachreaktionszeit gegebenenfalls auch verringert werden.
Am Ende von Stufe 1 liegt ein Lösung des N-Halogenamid-Salzes mit dem entsprechenden Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-Kation als Gegenion vor.
In Stufe 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so vorgegangen, dass die Lösung aus Stufe 1, d.h. die Lösung des N-Halogenamid-Salzes, zu einer weiteren wässrigen alkalischen Lösung, die eine Temperatur von mindestens 40°C aufweist, zugegeben wird.
Als vorzulegende wässrige alkalische Lösung können prinzipiell die gleichen wie die in Stufe 1 eingesetzten alkalischen Lösungen verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in Stufe 1 erhaltene Reaktionslösung, d.h. die Lösung des N-Halogenamid-Salzes, die üblicherweise eine Temperatur im Bereich von -10 bis 20°C besitzt, kontinuierlich und bevorzugt langsam in die wässrige alkalische Lösung eindosiert wird. Höhere Temperaturen dieser Reaktionslösung aus Stufe 1 sind weniger vorteilhaft, da dies zu sicherheitstechnischen Problemen und einer höheren Nebenproduktbildung führen kann. Bewährt hat sich für die Zudo- sierung ein Zeitraum von mindestens 3 Stunden, bevorzugt mindestens 5 Stunden und bei größervolumigen Ansätzen insbesondere ein Zeitraum von 6 bis 8 Stunden. Erfolgt eine schnellere Zudosierung, so führt dies zu einer deutlich geringeren Produktausbeute.
Während dieses Zudosierens steigt die Temperatur des Reaktionsgemisches an und wird im Bereich von 40 bis 110°C, bevorzugt im Bereich von 50 bis 110°C, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 109°C und inbesondere im Bereich von 100-108°C gehalten. Bei der Einstellung der Temperatur ist zu beachten, dass die -
Dosiergeschwindigkeit bei dieser Temperatur nicht höher ist als die Geschwindigkeit der Hofmann-Umlagerung in Stufe 2. Wird dies nicht beachtet, so führt dies insbesondere bei größervolumigen Ansätzen zu sicherheitstechnisch kritischen Situation.
Üblicherweise wird Stufe 2 des erfmdungsgemäßen Verfahrens bei Normaldruck durchgeführt, es kann jedoch auch bei vermindertem Druck von bis zu ca. 80 mbar gearbeitet werden.
Vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, das in Stufe 2 gebildete Amin direkt und kontinuierlich aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen. Üblicherweise erfolgt dies durch Abdestillieren. Unterbleibt das direkte und kontinuierliche Abtrennen des Produktes, so kann dies bei oxidationsempfindlichen Aminen zu einer niedrigeren Produktausbeute und/oder geringeren Produktqualität führen. Das gewünschte Produkt lässt sich je nach Stoffeigehschaften (Aggregatzustand, Lösungsverhalten) durch die üblichen Isolierungs- und Reinigungsmethoden erhalten bzw. weiter aufreinigen. Bei flüssigen und nicht mit Wasser mischbaren Produkten bietet sich besonders ein einfache Phasentremiung an, die durch Zusätze von Lösungsmitteln verbessert werden kann. Viele der herzustellenden Amine sind mit
Wasserdampf flüchtig, so dass für die Abtrennung des Produktes aus dem Reaktionsgemisch die Wasserdampfdestillation eine schonende und technisch leicht zu verwirklichende Methode darstellt. Feste Produkte können durch Filtration oder Extraktion isoliert und anschließend durch Kristallisation gereinigt werden. Für flüssige und feste Produkte kann sowohl Destillation als auch Chromatographie zur
Reinigung angewandt werden, flüssige Produkte werden in der Regel fraktioniert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine einfache zweistufige Verfahrensführung aus. Nur mit Wasser als Lösungsmittel, d.h. ohne Zusatz von Phasentransferkatalysatoren oder Alkoholen werden exzellente Umsätze, Reinheiten und damit Ausbeuten an Amin erhalten. Dass kein Einsatz von Alkoholen oder sonstigen organischen Lösungsmitteln bei der erfmdungsgemäßen Umsetzung erforderlich ist, führt insbesondere bei größeren Ansätzen zu sicherheitstechnischen Vorteilen. Unerwünschte Nebenprodukte und -komponenten, wie im Fall der Herstellung von 2,3,5,6-Tetrafluoranilin das 4-Chlor-2,3,5,6-tetrafluoranilin, 2,3,4,6-
Tetrafluoranilin und 2,3,4,5-Tetrafluoranilin werden gar nicht oder nur in extrem geringem Maße gefunden.
Beispiele 1-7
Herstellung von 2,3,5,6-Tetrafluoranilin aus 2,3,5,6-Tetrafluorbenzamid
Stufe 1 a
Zu 500 ml Wasser werden unter Rühren 96,6 g (0,5 mol; 1 equiv.) 2,3,5,6-Tetra- fluorbenzamid zugegeben. Anschließend wird die Suspension auf eine Temperatur im Bereich von 0 bis 10°C abgekühlt. Unter Rühren werden 60 ml (0,98 equiv.) 45 %ige Natronlauge so zudosiert, dass die Temperatur im Bereich von 0 bis 10°C gehalten wird.
Stufe 1 b
Anschließend wird unter Rühren die in Tabelle 1 angegebene Menge einer 14 %igen Natriumhypochlorit-Lösung zugetropft, wobei die Temperatur über den gesamten Zeitraum des Zutropfens im Bereich von 0 bis 10°C gehalten wird. Nach der kompletten Zugabe der Natriumhypochloritlösung ist das 2,3,5,6-Tetrafluorbenzamid vollständig gelöst und die Lösung wird zwecks Nachreagieren für den in Tabelle 1 angegebenen Zeitraum bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 10°C gehalten. Anschließend wird die in Tabelle 1 angegebene Menge einer 10 %igen (bzw. bei Versuch 8 20 %igen) Natriumbisulfitlösung unter Rühren bei einer Temperatur von 5 bis 10°C zugegeben.
Stufe 2
Anschließend werden 500 ml Wasser und 89 g (61 ml) einer 45 %igen Natronlauge vorgelegt, diese Lösung wird unter Rühren bis zum Sieden erhitzt. Die in Schritt 1) erhaltene Lösung des Natriumsalz des N-Chloramids, ' die eine Temperatur im
Bereich von 0 bis 10°C aufweist, wird kontinuierlich über den in Tabelle 1 angegebenen Zeitraum zudosiert.
Bei den Versuchen 2-6 wird Wasser und das entstehende Produkt 2,3,5,6- Tetrafluoranilin direkt während des Zudosierens kontinuierlich in eine Destillations- vorlage abdestilliert. Das Produkt erstarrt als untere Phase. Das Wasser wird von dieser erstarrten organischen Phase abgetrennt.
Bei Versuch 1 wird Wasser und Produkt erst nach Ende des Zudosierens abdestilliert.
Bei Versuch 7 wird Wasser und Produkt erst zwölf Stunden nach Ende des Zudosierens abdestiUiert, wobei das Reaktionsgemisch während dieser zwölf Stunden bei 20°C in Ruhe verbleibt.
Das gewünschte Produkt wird als eine leicht rosafarbene Flüssigkeit erhalten. Die in den jeweiligen Versuchen erzielte und per GC bestimmten Ausbeute, bezogen auf das eingesetzte 2,3,5,6-Tetrafluorbenzamid, sowie der prozentuale Anteil des Nebenproduktes 4-Chlor-2,3,5,6-tetrafluoranilin (4-C1-TEFA) sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1:

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Aminen, dadurch gekeimzeichnet, dass
1) ein Amid in einer wässrigen alkalischen Lösung und oder Suspension mit Halogenen oder Hypohalogeniten umgesetzt wird und
2) anschließend das in Stufe 1 erhaltene Reaktionsgemisch zu einer weiteren wässrigen alkalischen Lösung, die eine Temperatur von mindestens 40°C aufweist, zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe 1
a) eine wässrige alkalische Lösung zu einer wässrigen Lösung und/oder Suspension des entsprechenden Amids zudosiert wird und b) in diese Lösung und/oder Suspension entweder das Halogen oder die wässrige Hypohalogenit-Lösung zudosiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass (Ci-Cio)- Alkylamide eingesetzt werden, wobei der Alkylrest wiederum durch eine bis vier (Cι-C4)-Alkylgruppen, (Cι-C4)-Alkoxygrupρen, Fluor-, Chlor- oder
Bromatome, NO2-, CN-, * CF3-, (C1-C4)-Alkoxycarbonyl- oder Benzyloxygruppen, deren Phenylrest wieder eine bis drei (C1-C4)- Alkylgruppen, (C1-C4)-Alkoxygruppen, Fluor-, Chlor- oder Bromatome, NO2-, CN-, CF3-, CHF2- oder (C1-C4)-Alkoxycarbonylgruppen tragen kann, substituiert sein kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aromatische Amide eingesetzt werden, wobei der aromatische Rest für Phenyl, Naphthyl, Biphenyl oder Heteroaryl, bevorzugt Pyridin, Thiophen oder Pyrrol, steht und der aromatische Rest durch ein oder mehrere Chlor-, Fluor- oder Bromatome, CF3-, CHF2-, N02-, CN-, Carboxyl-, (CrC4)-Alkoxycarbonyl-, (CrC4)- Alkyl oder (C^ -C4)-Alkoxygrupρen substituiert sein kann.
5. Verfahren nach einem oder melireren der Ansprüche 1, 2 oder 4 zur Herstellung von Aminen der allgemeinen Formel (I)
wobei
X für Kohlenstoff oder Stickstoff stehen kann,
n 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 bedeutet, wenn X für Kohlenstoff steht bzw.
n 0, 1 , 2, 3 oder 4 bedeutet, wenn X für Stickstoff steht,
R1 gleich oder verschieden ist und Halogen, bevorzugt Fluor, Chlor,
Brom oder Iod, CF3, (CrC4)-Alkyl, (CrC4)-Alkoxy, NO2 oder CN bedeutet,
ausgehend von Verbindungen der allgemeinen Formel (II)
worin X, n und R1 die für die allgemeine Formel (I) genannten Bedeutungen besitzen.
6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von 2,3,5,6-Tetrafluoranilin aus 2,3,5,6-Tetrafluorbenzamid oder von 3-Amino-6-trifluormethylpyridin aus 6- Trifluormethylnicotinamid.
7. • Verfahren nach einem oder melireren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass als Halogene Chlor oder Brom und als Hypohalogenite Natriumliypochlorit oder Natriumhypobromit eingesetzt werden.
8. Verfahren nach einem oder melireren der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn- zeichnet, dass Chlor oder Brom in Mengen von 1 bis 5 mol, insbesondere
1,01 bis 2 mol, besonders bevorzugt 1,02 bis 1,2 mol, jeweils bezogen auf 1 mol Amid verwendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn- zeichnet, dass Hypohalogenit-Lösungen mit einem Gehalt an aktivem Chlor von etwa 30 bis etwa 250 g pro kg Lösung, bevorzugt von etwa 100 bis etwa 200 g aktiven Chlor pro kg Lösung bzw. von etwa 60 bis etwa 550 g aktivem Brom pro kg Lösung, bevorzugt von etwa 200 bis etwa 350 g pro kg Lösung eingesetzt werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zugabe des Halogens bzw. der Hypohalogenitlösung in Stufe 1 die Temperatur des Reaktionsgemisches im Bereich von - 10°C bis 20°C, bevorzugt 0 bis 15°C, insbesondere 0 bis 10°C gehalten wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogen bzw. Hypohalogenit in einem molaren Verhältnis > 1 bezogen auf das Amid eingesetzt wird und nach Stufe 1 überschüssiges Halogen bzw. Hypohalogenit durch Zugabe eines Reduktionsmittels, bevor- zugt einer Bisulfit-Lösung oder von SO2, zerstört und aus dem Reaktionssystem entfernt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Reduktionsmittels mehr als 2 Stunden, bevorzugt mindestens 2,5 Stunden und insbesondere mindestens 3 Stunden nach Ende der Zugabe des Halogens/Hy- pohalogenits erfolgt und die Temperatur während dieses Zeitraums vor
Zugabe des Reduktionsmittels im Bereich von -10°C bis + 20°C, bevorzugt von 0°C bis 15°C und insbesondere von 0 bis 10°C liegt.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekenn- zeichnet, dass in Stufe 2 die aus Stufe 1 erhaltene Reaktionslösung kontinuierlich in die wässrige alkalische Lösung eindosiert wird, wobei die aus Stufe 1 erhaltene Reaktionslösung eine Temperatur im Bereich von —10 bis 20°C, bevorzugt 0 bis 15°C, insbesondere 0 bis 10°C besitzt.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Reaktionsgemisches in Stufe 2 im Bereich von 40 bis 110°C, bevorzugt im Bereich von 50 bis 110°C, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 109°C und insbesondere im Bereich von 100- 108°C liegt.
15. Verfahren nach einem oder melireren der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zudosierung der in Stufe 1 erhaltenen Reaktionslösung über ein Zeitraum von mindestens 3 Stunden, bevorzugt mindestens 5 Stunden und insbesondere ein Zeitraum von 6 bis 8 Stunden erfolgt.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass das in Stufe 2 gebildete Amin bereits während des Zudosierens der Reaktionslösung aus Stufe 1 in die vorgelegte wässrige alkalische Lösung direkt und kontinuierlich aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird.
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