JP3232567B2 - ハロゲン化水素の存在下での芳香族ハロ−ジニトロ−ジオールの還元法 - Google Patents
ハロゲン化水素の存在下での芳香族ハロ−ジニトロ−ジオールの還元法Info
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Description
合成技術に関する。
ロ−ジニトロ−ジヒドロキシベンゼンの金属触媒水素化
は4,6−ジアミノレソルシノールのようなジアミノベン
ゼンジオールを合成するために有用であることが知られ
る。LysenkoのHigh Purity Process for the Prepareti
on of 4,6−Diamino−1,3−benzenediol,米国特許第4,7
66,244号(1988年8月23日)を参照されたい。水素化の
間に、ニトロ基はアミン基に変換され、そして、ハロゲ
ンはハロゲン化水素として芳香環から除去される。
国特許第5,001,265号(1991年3月19日)の特許は、還
元は、ハロゲン化水素より弱いが、アミノフェノールを
プロトン化し、そして、保護するために充分に強い酸を
含む水性溶液中で行われうることを示す。この方法は水
性溶剤を使用するので有利であるが、それは他の欠点が
ある。それは、ハロゲン化水素イオン(水素化の間に除
去されるハロゲンによる)及び保護酸からの他のイオン
(例えば、燐酸塩イオン)の両方を含む水性の廃棄物ス
トリームを生じる。このような混合の廃棄物ストリーム
は単一のイオンを含むストリームよりも精製すること又
はリサイクルすることが困難である。
となく、高い選択性をもって、急速に、ハロ−ジニトロ
−ベンゼンジオール化合物を芳香族ジアミノ−ジオール
に還元する方法が必要である。
族ハロ−ジニトロ−ジオール化合物と過剰の水素とを接
触させて、芳香族ジアミノ−ジオール化合物を生成させ
ることを含む、芳香族ジアミノ−ジオール化合物の合成
法において、 反応が、 (1)水性溶剤、及び (2)芳香族ハロ−ジニトロ−ジオール1モル当たりに
2〜6モルのハロゲン化水素に加えて、前記水性溶剤中
のハロゲン化水素を0.75〜4モル溶液にするために充分
な更なる量のハロゲン化水素、 の存在下に行われ、前記芳香族ハロ−ジニトロ−ジオー
ル中のハロゲン及びハロゲン化水素中のハロゲンが同一
であることを特徴とする。
水素イオンのみを含む水性の廃棄物ストリームを伴い、
芳香族ジアミノ−ジオールを製造する。製造された化合
物は、染料及び医薬の中間体として;2 Encyclopedia Ch
em.Tech.−第3版,Aminophenols,422〜40(J.Wiley &
Sons 1978)に記載のように写真現像剤として;及び、1
1 Ency.Poly.Sci.& Tech.,Polybenzothiazoles and Po
lybenzoxazoles 601(1988)に記載のように、ポリベン
ゾキサゾール(PBO)ポリマー合成のためのコモノマー
として有用である。
(簡潔にするために、以下、芳香族ハロ−ジニトロ−ジ
オールを「出発化合物」と呼ぶ。)の触媒水素化を利用
する。出発化合物は、1個のハロゲン原子、2個のヒド
ロキシ基及び2個のニトロ基に結合した芳香環を含む。
各ニトロ基は好ましくは異なるヒドロキシ基にオルトで
ある。
トである。芳香環に結合したハロゲンは、好ましくは、
塩素、臭素又はヨウ素であり、より好ましくは塩素であ
る。
は炭素環である。芳香環は、上記に記載のヒドロキシ、
ニトロ及びハロゲン置換基以外の、反応条件下で安定で
あり、且つ、反応を阻害しない置換基を有してよい。他
の置換基の例は、第二のハロゲン原子、フェニル部分、
フェノキシ部分、アルコキシ部分及び低級(1〜6個の
炭素)アルキル部分を含む。芳香環は、最も好ましく
は、特に指定した置換基以外の置換基を有しない。
(c) のいずれかに従い、 式中、Ar及びXは上記に示した意味及び好ましい態様を
有する。最も好ましい式は式2(b)である。適切な出
発化合物の例は、2,5−ジニトロ−3−ハロヒドロキノ
ン及び2−ハロ−4,6−ジニトロレソルシノールを含
む。適切な出発化合物のより好ましい例は4,6−ジニト
ロ−2−クロロレソルシノール;4,6−ジニトロ−2−ブ
ロモレソルシノール;及び2,5−ジニトロ−3−クロロ
ヒドロキノンを含む。
換により合成されうる。例えば、それらは、米国特許第
4,766,244号に記載のように、適切な芳香族ジ−もしく
はトリハリドのニトロ化、次いで、1個以上のハロゲン
原子のヒドロキシ基による置換により合成されうる。
しくは出発化合物の量より理論的に過剰に存在する。水
素はハロゲン化水素による攻撃から触媒を保護するの
で、過剰の水素は望ましい。しかし、水素は触媒を保護
するために触媒表面上に存在しなければならない。還元
反応器において、設計の水素質量移送速度は好ましくは
還元速度より大きい。それ故、触媒周囲で水素リッチ環
境を維持することは好ましい。このための最適条件は使
用される装置及び還元化学反応に依存して変化する。当
業者は、反応器中の水素分圧、反応器のミキシング及び
系への触媒充填を最適化することにより水素リッチ環境
を維持するための適切な条件を容易に見つけることがで
きるであろう。
は、水性溶剤が多量の出発化合物又は水素を溶解するこ
とを必ずしも意味しない。出発化合物はしばしば水中に
スラリーを形成する。) 溶剤の量は、合理的な反応速度のために水素を取り込
み、そして、スラリーを合理的に攪拌可能とするために
充分であるべきである。溶剤の最大量は主として実際上
の考慮点により支配される。より高い水素/出発化合物
の比では、バッチ型反応器の能力は必然的に低くなる。
最良の出発化合物/溶剤の比は、温度、反応器における
ハロゲン化水素の濃度及び反応器のコンフィグレーショ
ンにより変化する。溶剤中の出発化合物の濃度は好まし
くは2.0モル/リットル以下であり、より好ましくは1.5
モル/リットル以下であり、最も好ましくは1.0モル/
リットル以下である。溶剤中の出発化合物の容積濃度は
好ましくは0.01モル/リットル以上であり、最も好まし
くは0.5モル/リットル以上である。
ルカノール及びグリコールと混合されてよい。「有機希
釈剤」という用語は出発化合物を意味せず、溶剤として
機能する有機化合物を意味するのみである。有機希釈剤
は、好ましくはその存在から生じる燃焼危険を最小にす
るように、溶液中の充分に少量部分を構成する。有機希
釈剤は、重量基準で溶剤の50%以下を構成し、好ましく
は25%以下を構成し、より好ましくは10%以下を構成す
る。溶剤は最も好ましくは水のみが溶剤であるように、
希釈剤を本質的に含まない。
金属は、ニトロ基の水素化及び芳香環及びハロゲン化水
素を形成するハロゲン化芳香族の水素化の両方を促進す
ることが知られる貴金属である。適切な貴金属の例は、
金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、水
銀、ルテニウム及びオスニウムを含む。好ましい金属は
白金及びパラジウムであり、最も好ましい金属はパラジ
ウムである。触媒金属は反応を触媒するために適切ない
かなる形で使用されてもよい。触媒は担持されずに使用
されうるが、好ましくは、炭素又はシリカアルミナ粉末
又はゼオライトのような担体により担持される。シリカ
アルミナ粉末上に担持されたパラジウムを含む触媒は、
好ましくは少なくとも0.05重量%のパラジウム、より好
ましくは少なくとも5重量%のパラジウムを含む。それ
らは好ましくは25重量%以下のパラジウム、より好まし
くは10重量%以下のパラジウムを含む。
点により本質的に支配される。触媒が担持パラジウム触
媒であるときに、反応混合物は、1モルの出発化合物当
たり0.25モル以下のパラジウムを含み、より好ましくは
1モルの出発化合物当たり0.04モル以下のパラジウムを
含む。
好ましくは塩素、臭素又はヨウ素である。それはより好
ましくは塩素又は臭素であり、それは最も好ましくは塩
素である。ハロゲン化水素中のハロゲン及び出発化合物
中のハロゲンは好ましくは同一である。反応混合物は、
Liuの米国特許第4,001,265号(1991年3月19日)のコラ
ム4に記載の酸のような他の適切な酸をも含むことがで
きる。しかし、他の酸の存在は廃棄物ストリーム中に異
なるイオンを加え、そして、本発明における原理的な利
点を損なうであろう。反応は好ましくはハロゲン化水素
以外の酸を含まない。
モルのハロゲン化水素+溶剤中のハロゲン化水素を0.75
モル濃度にするために充分な追加のハロゲン化水素を含
む。溶剤中の追加のハロゲン化水素の濃度は4モル以下
であり、好ましくは3モル以下であり、より好ましくは
2モル以下であり、最も好ましくは1モル以下である。
ハロゲン化水素が少なすぎると、通常、反応の選択性は
低下するが、ハロゲン化水素が多すぎると、所定の温度
での脱塩素化反応の速度は低下する。更に、ハロゲン化
水素が多すぎると、混合物中で触媒とともに沈殿する生
成物を生じうる。そのため、更なる分離手順が必要であ
る。
ゆる手段によりスラリー中に導入されうる。例えば、そ
れはスラリー中にスパージされ、又はヘッドスペースに
導入され、そしてエントレインメント攪拌機により分散
されうる。良好な混合は系全体での試薬の均質な分散及
び水素の触媒への充分なアクセスを維持するために重要
である。
安定であるいかなる温度であってもよい。反応は一段階
又は二段階:ニトロ基の低温還元、続く、高温水素化脱
塩素化反応で行われうる。低温工程は好ましくは−15℃
〜40℃の低温で行われる。水素化脱塩素化反応の間に達
成される最大温度は好ましくは少なくとも50℃であり、
最も好ましくは少なくとも80℃である。反応の最大温度
は好ましくは反応条件下で溶剤の沸点以下である。殆ど
の場合、それは高くても110℃であり、より好ましくは
高くても100℃である。反応は、通常、より高い温度で
より急速に進行する。反応は還元雰囲気下で行われるべ
きである。
混合物から除去される。
と同一の位置で芳香環に結合した2個のヒドロキシ基、
出発化合物上のニトロ基により以前に占められた位置で
芳香環に結合した2個の第一アミン基、及び、ハロゲン
原子により以前に占められた各位置に水素を含む。生成
物は、溶液又は湿潤固体である間に空気酸化を受けやす
い。生成物は好ましくは、できるだけ速く溶液から沈殿
され、そして乾燥される。溶液中の生成物は好ましくは
プロトン化される。沈殿した生成物は、それが酸の塩と
して沈殿したならば、空気酸化に対して、より安定であ
る。沈殿は、溶液の冷却、非溶剤の添加、又は溶液の酸
性化のような既知の方法により達成される。適切な非溶
剤の例はメタノール、エタノール及びプロパノールのよ
うなアルカノールを含む。
入れた文献に記載のように使用されうる。
項のいずれも制限すると解釈されるべきでない。特に指
示がないかぎり、全ての部及びパーセントは重量基準で
与えられる。
の還元 攪拌している反応器を、 (a)約70重量%の2−クロロ−4,6−ジニトロレソル
シノール及び30重量%の水を含む混合物、185g、 (b)36.5重量%のHCl水溶液、201.6g、 (c)水、872.41g、及び、 (d)シリカアルミナ粉末上の5%パラジウム触媒、5
7.26g、 で装填した。過剰の水素を反応器に導入した。25℃で20
0分間、25℃〜75℃に温度を増加しながら340分間、75℃
で135分間、攪拌しながら反応を続けた。4.7モルの量の
水素分子が反応に使用された。この反応混合物を濾過
し、そして、生成物を沈殿させるように10gの塩化錫(I
I)を含む濃厚な(36%)HClと混合した。66.5gの量の
4,6−ジアミノレソルシノールジヒドロクロリドを回収
し、液体クロマトグラフィーで分析した。
Claims (9)
- 【請求項1】貴金属水素化触媒の存在下において、芳香
族ハロ−ジニトロ−ジオール化合物と過剰の水素とを接
触させて、芳香族ジアミノ−ジオール化合物を生成させ
ることを含む、芳香族ジアミノ−ジオール化合物の合成
法において、 反応が、 (1)水性溶剤、及び、 (2)芳香族ハロ−ジニトロ−ジオール1モル当たり、
2〜6モルのハロゲン化水素に加えて、前記水性溶剤中
のハロゲン化水素を0.75〜4モル溶液にするために充分
な更なる量のハロゲン化水素、 の存在下に行われ、前記芳香族ハロ−ジニトロ−ジオー
ル中のハロゲン及びハロゲン化水素中のハロゲンが同一
であることを特徴とする方法。 - 【請求項2】前記触媒がパラジウムを含む、請求項1記
載の方法。 - 【請求項3】前記ハロゲン化水素が塩化水素である、請
求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】−15〜110℃の温度で行われる、請求項1
〜3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】反応混合物が、芳香族ハロ−ジニトロ−ジ
オール1モル当たり2モルのハロゲン化水素に加えて、
水性溶剤中のハロゲン化水素を2モル濃度以下にするた
めに充分な更なる量のハロゲン化水素を含む、請求項1
〜4のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】前記水性溶剤が、本質的に有機希釈剤を含
まない、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】前記芳香族ハロ−ジニトロ−ジオール化合
物が、 (式中、xはハロゲン原子である) のいずれかである、請求項1〜6のいずれか1項記載の
方法。 - 【請求項8】前記芳香族ハロ−ジニトロ−ジオール化合
物が2−クロロ−2,4−ジニトロレソルシノールであ
る、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】反応混合物が、芳香族ハロ−ジニトロ−ジ
オール1モル当たり2モルのハロゲン化水素に加えて、
水性溶液中のハロゲン化水素を1モル濃度以下にするた
めに充分な更なる量のハロゲン化水素を含む、請求項1
〜8のいずれか1項記載の方法。
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