JPH04234347A - パラ位をｃ１〜ｃ４−アルコキシ基で置換した芳香族アミンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、硫酸およびＣ１〜Ｃ４−アルコ
ールから成る反応媒質中において、いわゆるバンベルガ
ー型の転位を行うことにより、パラ位をＣ１〜Ｃ４−ア
ルコキシ基で置換した芳香族アミンを対応する芳香族ニ
トロ化合物を接触的に水素化して製造する方法に関する
。

【０００２】バンベルガー転位においては、例えば求核
試薬としてメタノールを添加すれば、鉱酸の作用により
フェニルヒドロキシルアミンからｐ−メトキシアニリン
が生じる。下記の反応式から判るように、求核試薬とし
て水がパラの位置を占めｐ−アミノフェノールが生じる
ことも公知であり、また求核試薬がもとのヒドロキシル
アミン基に対しオルト位を占めることもできる。長い間
、このバンベルガー転位では、接触水素化または電気化
学的還元反応により原料のニトロ化合物から中間的にヒ
ドロキシルアミンが生じるとされて来た。大部分の場合
、この目的のために鉱酸が使用され、工業的な利用に適
した唯一のものは硫酸である。ニトロ基の水素化とバン
ベルガー転位とを組み合わせる場合、副反応として原料
のニトロ化合物から他に置換基をもたないアミノ化合物
が生成する。この過程は、ニトロベンゼンの還元および
反応を例とした場合、次のように要約することができる
。

【０００３】

【化３】

【０００４】ｐ−メトキシアニリン（ａ）は、硫酸／メ
タノール媒質中で最も多量に生じる生成物であり、一般
的に望ましい生成物である。これに加えて、副成物とし
てｐ−アミノフェノール（ｂ）、ｏ−メトキシアニリン
（ｃ）およびアニリン（ｄ）が生じる。この場合アニリ
ン（ｄ）は、フェニルヒドロキシルアミンがさらに還元
されることにより明らかにバンベルガー化合物と競合し
て生成する。

【０００５】他に起こり得る望ましくない副反応は、使
用されるアルコールからエーテルが生成する反応である
。ニトロ化合物の還元と組み合わされたバンベルガー転
位は、数時間継続する反応であり、一般にこの反応は長
引くのを防ぐために高温で行われるからである。

【０００６】ニトロ芳香族化合物、例えばニトロベンゼ
ン、２−および３−ニトロトルエン、２，３−ジニトロ
トルエンまたは６−クロロ−２−ニトロトルエンは、硫
酸またはメチル硫酸の存在下においてメタノール中で電
気化学的に還元され、４−アルコキシアミノ芳香族化合
物を生じることは知られている（ドイツ特許公開明細書
第２，６１７，８０８号、特許第５５／１５４，５９０
号、化学工業、５６巻２９３〜２９６頁（１９８２年）
参照）。この型の方法は、エネルギー的に高価になり、
装置的な投資も多額になる。

【０００７】またニトロ芳香族化合物、例えば２−クロ
ロニトロベンゼン、２−ニトロトルエンまたは２，６−
ジメチルニトロベンゼンは、アルコール溶液中で水素圧
０．０１〜１バールにおいて、加えられた水またはカル
ボン酸と反応し４−アルコキシアミノ芳香族化合物を生
じることも知られている（ドイツ特許公開明細書第３，
４４３，３８５号、特許第６１／１０９，７５９号参照
）。これらの文献から知られるように、水が存在すると
水性反応媒質中で起こる通常の競合型のバンベルガー反
応によりｐ−ヒドロキシアミノ芳香族化合物の生成が予
期される「フーベン・ワイル（ＨＯＵＢＥＮ−ＷＥＹＬ
）ＶＩ／１ｃ、９１〜９２頁参照］。カルボン酸を加え
ることは経済的に不利である。

【０００８】また種々のニトロ芳香族化合物、例えばニ
トロベンゼンは、アルコール溶液中で硫酸を存在させ、
触媒毒、例えばジメチルスルホキシドを加え、或いは変
性し失活させた触媒、例えば酸化白金または硫化白金を
使用し、水素圧最高６バールで反応させ、４−アルコキ
シアミノ芳香族化合物を得ることも知られている（ＳＵ
第５２３，０８１号、同第５２０，３４７号、同第５１
４，８１１号、同第５７８，３０２号、日本化学会誌１
９８２年１２３７頁、１９８０年２４５頁および１９７
９年１５３２頁参照）。この種の変性触媒は高価であり
、大部分の場合再使用できないか、できても非常に限ら
れた範囲であり、これが大きな経済的欠点となっている
。ジメチルスルホキシドのような抑制剤または禁止剤を
使用すると、反応粗製物の回収および精製を困難にし、
貴金属触媒の活性が失われているために反応時間が長引
き、空間−時間収率が悪くなる。

【０００９】文献によれば、ｐ−アルコキシアミノ芳香
族化合物を製造するためにバンベルガー反応をアルコー
ル性の反応媒質中で行い、約０．２〜２バールよりも高
い水素圧を使用すると、単にニトロ基が還元されただけ
のアミノ芳香族化合物或いは環が水素化された化合物が
主として得られることが予期される。これを防ぐために
は、一般に高い圧力を避け、場合によっては反応時間を
大幅に長くすることも行われる（ドイツ特許公開明細書
第３，４４３，３８５号、特許第５３／０８４，９２５
号、同第５７／０７２，９４５号および同第５７／００
２，２４７号参照）。

【００１０】本発明においては、驚くべきことには、こ
の反応を高圧、特に高い水素圧をかけまた高温において
失活させない触媒を存在させて行うと、実質的に有利な
結果が得られることが見出だされた。従来の専門家の知
識によれば、このような条件下においては芳香環の完全
な水素化が起こり、脂環式の環が生じる反応が優勢であ
ると考えられるから、本発明方法は極めて驚くべきこと
である。さらに驚くべきことには、本発明方法において
は高温が好適に用いられるにもかかわらず、恐れていた
エーテルの生成が著しく抑制される。本発明方法の大き
な利点は、反応時間が実質的に短縮されて従来法の僅か
に数分の一になり、これによって装置の利用率（空間−
時間収率）が著しく増加することである。

【００１１】本発明によれば、硫酸およびＣ１〜Ｃ４−
アルコールから成る反応媒質中で高温において芳香族ニ
トロ化合物を接触水素化してパラ位をＣ１〜Ｃ４−アル
コキシ基で置換した式

【００１２】

【化４】

【００１３】式中、Ａはベンゼンまたはナフタレン環を
表し、ｐはアミノ基に関しパラの位置を示し、Ｒ１およ
びＲ２は互いに独立に水素、Ｃ１〜Ｃ４−アルキル、Ｃ
１〜Ｃ４−アルコキシまたはハロゲンを表す、の芳香族
アミンを製造する方法において、式

【００１４】

【化５】

【００１５】式中、Ａ、ｐ、Ｒ１およびＲ２は上記意味
を有する、で表されるニトロ化合物を、水素の分圧が１
〜１００バールをなす高圧下において白金族金属から選
ばれた失活していない触媒を存在下に反応させることを
特徴とする方法が提供される。

【００１６】Ｃ１〜Ｃ４−アルキルは、例えばメチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル
、好ましくはメチル、またはエチル、特に好ましくはメ
チルである。

【００１７】Ｃ１〜Ｃ４−アルコキシは、例えばメトキ
シ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ
、イソブトキシ、好ましくはメトキシまたはエトキシ、
特に好ましくはメトキシである。

【００１８】ハロゲンは、例えばフッ素、塩素、または
臭素、好ましくは塩素またはフッ素である。

【００１９】Ｃ１〜Ｃ４−アルコールは、例えばメタノ
ール、エタノール、プロパノル、イソプロパノール、ブ
タノールまたはイソブタノール、好ましくはメタノール
またはエタノール、特に好ましくはメタノールである。

【００２０】反応媒質としては、芳香族ニトロ化合物１
モル当たり５〜１００モル、好ましくは８〜８０モル、
特に好ましくは１０〜６０モルのアルコールを使用する
。

【００２１】反応媒質に対する硫酸の量は、芳香族ニト
ロ化合物１モル当たり０．８〜２．５モル、好ましくは
０．９〜１．５モル、特に好ましくは１〜１．３モルで
ある。

【００２２】高温としては、５０〜１１０℃、好ましく
は６０〜１００℃、特に好ましくは７０〜９０℃の範囲
が考えられる。

【００２３】本発明の方法の特徴は、それを高温で行う
ことである。このためには、反応をオートクレーブ、加
圧ボイラー、圧力管または同様な耐圧反応装置中で行う
が、これらの装置の原理的な特徴は当業界の専門家には
知られている。高圧としては、２バールより高く、最高
５０バールの圧力を考えることができる。この高圧の内
、水素の分圧は少なくとも１バールであるが、最高５０
バールの全部を占めることもできる。１バールの水素分
圧と２バールより高い全圧との差は、一般に反応系の内
部圧力、即ちアルコールおよびニトロ化合物（程度は少
ない）の実質的な蒸気圧である。他の特徴としては、例
えば芳香族ニトロ化合物および反応媒質を最初オートク
レーブに導入し、この混合物に不活性ガス、例えば窒素
、貴ガス等を通じ、オートクレーブを密封し、所望の反
応温度に加熱するとき、還元に必要な水素を本発明方法
におけるの圧力（分圧）で注入する前に、液相の上部の
ガス空間の圧力を増加させることである。好適方法にお
いては、水素の分圧は３〜１００バール、特に好ましく
は６バールより高く１００バールまでの圧力である。

【００２４】本発明方法に適した触媒は、白金族の貴金
属、特に白金自身である。金属の白金、好ましくは白金
自身を担体を用いまたは用いないで使用する。担体の例
にはシリカ・ゲル、アルミナまたは炭素があり、好まし
くは炭素である。担体の上に担持させる金属の量は、触
媒全体に関し０．０５〜８重量％、好ましくは０．１〜
６重量％、特に好ましくは０．２５〜５重量％である。 反応の前または途上において担体の上に担持させた白金
化合物を還元して金属にする。白金金属は、失活剤を用
いないで使用する。同様にそれ自身が失活剤となる白金
金属の化合物は担体に担持させない。特にチオフェンま
たはジメチルスルホキシドのような硫黄化合物は使用し
ない。

【００２５】担体に担持されたまたはされない触媒は、
反応させるニトロ化合物に関し白金金属が０．００１〜
０．３重量％、好ましくは０．００５〜０．１重量％、
特に好ましくは０．０１〜０．１重量％存在するような
量で使用される。

【００２６】本発明方法は、式（Ｉ）の随時置換基を有
するニトロベンゼンまたは１−ニトロナフタレンを用い
て行うことができる。好適方法においては、置換基をも
ったまたはもっていないニトロベンゼンを使用して行う
ことができる。

【００２７】好適方法においては、式

【００２８】

【化６】

【００２９】のニトロベンゼンをメタノールまたはエタ
ノールを存在させて上記条件下で反応させ、式

【００３
０】

【化７】

【００３１】のｐ−メトキシ−またはｐ−エトキシアニ
リンが得られる。上記二つの式においていずれもＲ１お
よびＲ２は、互いに独立に水素、Ｃ１〜Ｃ４−アルキル
、Ｃ１〜Ｃ４−アルコキシまたはハロゲンを表す。

【００３２】他の好適な方法においては、本発明方法は
、式（Ｉ）においてＲ２が水素を表す芳香族ニトロ化合
物を用いて行われる。

【００３３】本発明方法におけるｏ−およびｍ−ニトロ
トルエンまたはニトロベンゼンの反応は極めて重要であ
る。

【００３４】さらに反応速度を増加させるばかりでなく
、所望のｐ−アルコキシアミノ芳香族化合物への選択性
を向上させるためには、本発明の反応中、反応混合物全
体をかなり激しく循環させると有利であることが判った
。これは、撹拌速度を増加させ、往復式撹拌機付きのオ
ートクレーブの場合には往復速度を増加させ、振盪式オ
ートクレーブの場合には振盪速度を増加させ、またポン
プまたは同様の効果を生じる他の手段を用いて、高圧下
において水素の循環速度を増加させることにより達成さ
れる。

【００３５】回収は、触媒を濾過し、濾液を蒸溜、晶出
、抽出またはクロマトグラフ法で当業界の専門家に公知
の方法により行う。

【００３６】本発明方法においては、パラ位をＣ１〜Ｃ
４−アルコキシ基で置換した式（Ｉ）の芳香族アミンが
高収率で、しかも短い反応時間で得られる。失活させな
い形で使用された触媒は、極めて簡単な方法で回収でき
、繰り返し使用することができる。

【００３７】

【実施例】実施例　　１ ４５．７ｇの３−ニトロトルエン（０．３３３モル）、
４０ｇのＨ２ＳＯ４（９８％）、５７７ｇのメタノール
および２ｇのＰｔ／炭素触媒（Ｐｔ含量５％）の混合物
をエナメル掛けオートクレーブ中において、温度８０℃
、水素圧８バールで水素化する。６０分後に水素の吸収
が完了する。高圧液体クロマトグラフで反応混合物を分
析し、基準物質と比較して組成を定量した。データを表
１に示す。 実施例　　２実施例１と同様に行ったが、水素圧を１５
バールとした（表１参照）。

【００３８】実施例　　３ 実施例１と同様に行ったが、水素圧を２５バールとした
（表１参照）。

【００３９】実施例　　４（対照例） 実施例１と同様に行ったが、水素圧を０．５バールとし
た（表１参照）。

【００４０】実施例　　５４５０ｇのメタノール、３６
．３ｇ（０．３モル）のニトロベンゼン、３５ｇのＨ２
ＳＯ４（９８％）および０．２ｇのＰｔ／Ｃ触媒（Ｐｔ
含量５％）を先ず１．５リットルのエナメル掛けオート
クレーブの中に導入する。激しく撹拌しながらこの混合
物を９０℃に加熱し、２０バールのＨ２を注入する。３
５分後に水素化は完了する。触媒を濾過した後、反応混
合物を実施例１と同様に分析した。データを表２に示す
。

【００４１】実施例　　６ 実施例５と同様に行ったが、水素圧を１０バールとした
（表２参照）。

【００４２】実施例　　７（対照例） 実施例５と同様に行ったが、水素圧を１．３バールとし
、５％Ｐｔ／Ｃ触媒３ｇを使用した（表２参照）。

【００４３】実施例　　８ ３５０ｇのメタノール、２１．２ｇ（０．１５モル）の
２−フルオロニトロベンゼン、２０ｇのＨ２ＳＯ４（９
８％）および２ｇのＰｔ／Ｃ触媒（Ｐｔ含量１％）を先
ず１リットルのガラス掛けオートクレーブの中に導入す
る。

【００４４】激しく撹拌しながらこの混合物を９０℃に
加熱し、６バールのＨ２を注入する。

【００４５】１時間後触媒を濾過し、回転蒸発器で反応
混合物を濃縮する。残留物に５０ｍｌのＨ２Ｏおよび７
０ｍｌの１０％ＮａＯＨを加え、この混合物を３回１０
０ｍｌのトルエンで抽出し、回転蒸発器でトルエン相を
濃縮し、生成物を蒸溜する。２−フルオロ−４−メトキ
シアニリンの収率：９．５ｇ（理論収率の４５％）。

【００４６】

【表１】 　表１（実施例１〜４） 実施例　　Ｈ２の分圧　　０−クレシ　　ｍ−トルイ　
　２−メチル−４−ア　　　反応時間　　抽出物　　　
　　　　　　　　　　　　　　　ジン　　　　　　ジン
　　　　　　ミノフェノール　　　　　　　　［バール
］　　　［％］　　　　　　　［％］　　　　　　　［
％］　　　　　　　　　　　［分］　　　　　　　　　
　　　　１　　　　　　　　８．０　　　　　５９．３
　　　　　　１８．５　　　　　　　１４．３　　　　
　　　　　　　　６０　　　　　　０　　　２　　　　
　　　１５．０　　　　　５８．８　　　　　　１９．
７　　　　　　　１４．０　　　　　　　　　　　　１
５−３０　　　０　　　３　　　　　　　２５．０　　
　　　５４．５　　　　　　２３．８　　　　　　　１
５．３　　　　　　　　　　　　１０　　　　　　０　
　　４（対照）　　０．５　　　　　５６．３　　　　
　　　６．５　　　　　　　１３．６　　　　　　　　
　　　５１０　　　　　　８．５

【００４７】

【表２】 表２（実施例５〜７） 実施例　　Ｈ２の分圧　　ｐ−ＮＨ２−ア　　ｏ−ＮＨ
２−ア　　ｐ−ＮＨ２−フェ　　アニリン　　反応時間
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ニソール　　ニ
ソール　　ノール　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（％）　　　　　　　（％）　　　　　　　（％）
　　　　　　　（％）　　　　　　（分）　　　　　　
５　　　　　　　２０　　　　　　　６６．４　　　　
　　１２．１　　　　　　　　９．２　　　　　　　１
０．２　　　　　　　　３５　　　６　　　　　　　１
０　　　　　　　６４．９　　　　　　１１．６　　　
　　　　　８．６　　　　　　　１２．９　　　　　　
　　６０　　　７（対照）　　１．３　　　　　５６．
４　　　　　　１０．２　　　　　　　　８．０　　　
　　　　２３．５　　　　　　　２３０ 　　本発明の主な特徴及び態様は次の通りである。 １．硫酸およびＣ１〜Ｃ４−アルコールから成る反応媒
質中で、高温において芳香族ニトロ化合物を接触水素化
してパラ位を、Ｃ１〜Ｃ４−アルコキシ基で置換した式

【００４８】

【化８】

【００４９】式中、Ａはベンゼンまたはナフタレン環を
表し、ｐはアミノ基に関しパラの位置を示し、Ｒ１およ
びＲ２は互いに独立に水素、Ｃ１〜Ｃ４−アルキル、Ｃ
１〜Ｃ４−アルコキシまたはハロゲンを表す、の芳香族
アミンを製造する方法において、式

【００５０】

【化９】

【００５１】式中、Ａ、ｐ、Ｒ１およびＲ２は上記意味
を有する、で表されるニトロ化合物を水素の分圧が１〜
１００バールをなす高圧下において白金族金属から選ば
れた失活していない触媒の存在下に反応させる方法。

【００５２】２．Ｃ１〜Ｃ２−アルコール、好ましくは
メタノールを含む反応媒質中で反応を行い、パラの位置
にＣ１〜Ｃ２−アルコキシ、好ましくはメトキシが置換
した芳香族アミンを製造する上記第１項記載の方法。

【００５３】３．アルコールの量は芳香族ニトロ化合物
１モル当たり５〜１００モル、好ましくは８〜８０モル
、特に好ましくは１０〜６０モルである上記第１項記載
の方法。

【００５４】４．硫酸の量は芳香族ニトロ化合物１モル
当たり０．８〜２．５モル、好ましくは０．９〜１．５
モル、特に好ましくは１〜１．３モルである上記第１項
記載の方法。

【００５５】５．高温は５０〜１１０℃、好ましくは６
０〜１００℃、特に好ましくは７０〜９０℃である上記
第１項記載の方法。

【００５６】６．水素の分圧は３〜１００バール、好ま
しくは６バールより高く１００バールまでである上記第
１項記載の方法。

【００５７】７．式

【００５８】

【化１０】

【００５９】式中、Ｒ１およびＲ２は互いに独立に水素
、Ｃ１〜Ｃ４−アルキル、Ｃ１〜Ｃ４−アルコキシまた
はハロゲンを表す、のニトロベンゼンをメタノールまた
はエタノールの存在下において反応させ、式

【００６０】

【化１１】

【００６１】式中、Ｒ１およびＲ２は上記意味を有する
、のｐ−メトキシ−またはｐ−エトキシアニリンを製造
する上記第２項記載の方法。

【００６２】８．反応中かなり激しく反応混合物を循環
させる上記第１項記載の方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　硫酸およびＣ１〜Ｃ４−アルコールか
   ら成る反応媒質中で、高温において芳香族ニトロ化合物
   を接触水素化してパラ位をＣ１〜Ｃ４−アルコキシ基で
   置換した式 【化１】 式中、Ａはベンゼンまたはナフタレン環を表し、ｐはア
   ミノ基に関しパラの位置を示し、Ｒ１およびＲ２は互い
   に独立に水素、Ｃ１〜Ｃ４−アルキル、Ｃ１〜Ｃ４−ア
   ルコキシまたはハロゲンを表す、の芳香族アミンを製造
   する方法において、式 【化２】 式中、Ａ、ｐ、Ｒ１およびＲ２は上記意味を有する、で
   表されるニトロ化合物を、水素の分圧が１〜１００バー
   ルをなす高圧下において、白金族金属から選ばれた失活
   していない触媒を存在下に反応させることを特徴とする
   方法。