JPH06157427A - 2,3−ジクロロニトロベンゼンの製造方法 - Google Patents

2,3−ジクロロニトロベンゼンの製造方法

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JPH06157427A
JPH06157427A JP5202086A JP20208693A JPH06157427A JP H06157427 A JPH06157427 A JP H06157427A JP 5202086 A JP5202086 A JP 5202086A JP 20208693 A JP20208693 A JP 20208693A JP H06157427 A JPH06157427 A JP H06157427A
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JP
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acid
dichlorobenzene
mol
nitration
strength
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JP5202086A
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Karl H Neumann
カルル・ハインツ・ノイマン
Wolfram Kissener
ボルフラム・キセナー
Helmut Dr Fiege
ヘルムート・フイーゲ
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • C07C201/06Preparation of nitro compounds
    • C07C201/08Preparation of nitro compounds by substitution of hydrogen atoms by nitro groups

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 リン酸、硫酸および硝酸の無水混合物をニト
ロ化に使用することを特徴とする、硝酸を用いる1,2
−ジクロロベンゼンのニトロ化による2,3−ジクロロ
ニトロベンゼンの製造方法。 【効果】 本発明は、ジクロロベンゼンの好ましい異性
体を維持し、同時に全収率を理論値の90%をはるかに
超える値にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、硝酸、硫酸およびリン酸の無水
混合物をニトロ化媒体として使用する1,2−ジクロロ
ベンゼンニトロ化による2,3−ジクロロニトロベンゼ
ンの製造方法に関するものである。
【0002】ジクロロニトロベンゼンは医薬および植物
保護剤の合成用の重要な中間体である。1,2−ジクロ
ロベンゼンのニトロ化用の現在公知の方法は、2,3−
ジクロロ−1−ニトロベンゼンと3,4−ジクロロ−1
−ニトロベンゼンとの混合物を与える。これら2種の化
合物に対する市場の要求は変動し易い。たとえば、これ
までは3,4異性体に対するより大きな需要があった。
これまで実用されていたニトロ化の条件下ではこの異性
体の生成が有利であり、生産は市場の要求に合致し得
た。
【0003】しかし、時とともに2,3異性体に対する
市場の要求が増大してきた。付加的な3,4異性体を同
時に製造することなくこの増大する要求を満たすことが
可能であるためには、この2種の異性体の生成を制御し
得る、かつ、特にこれまで大きな不利益としてで得られ
てきた2,3異性体の製造を3,4異性体との比較で増
加させ得る製造方法が必要である。
【0004】ニトロ化酸混合物中におけるリン酸の使用
は、モノクロロベンゼンのニトロ化から2種の異性体、
すなわち2−クロロニトロベンゼンと4−クロロニトロ
ベンゼンとの比率に影響を与えるための手段として既に
公知である。
【0005】たとえば、DE−OS(ドイツ公開明細
書)2,422,305は、ニトロ化剤として90%強
度の硝酸を用い、リン酸と硫酸とよりなるニトロ化媒体
中で反応を実施する方法を記載している。この方法を用
いれば、パラ異性体のオルト異性体に対する比率は1.
63から1.2まで変えることができる。このDE−O
S(ドイツ公開明細書)2,422,305はリン酸の
濃度を示しておらず、したがって市販の、85重量%強
度のリン酸を使用するものと推定し得るであろう。加え
て、このDE−OS(ドイツ公開明細書)2,422,
305は収率もジニトロ化に関するデータも全く与えて
いない。本件出願人自身の研究によれば、この方法によ
る収率は理論収率の約80%に過ぎない。
【0006】明らかにDE−OS(ドイツ公開明細書)
2,422,305の方法の改良であるDE−OS(ド
イツ公開明細書)2,422,306には収率データ
(93%以内)が見られる。この目的には、金属触媒、
たとえばモリブデン、マンガン、バナジウムまたはタン
グステンよりなるものを酸性ニトロ化媒体に添加する。
しかし、この種の方法は深刻な廃棄の問題を提起する。
【0007】上記の2種の明細書、すなわちDE−OS
(ドイツ公開明細書)2,422,305およびDE−
OS(ドイツ公開明細書)2,422,306の双方と
も、いかなるものであれ、その中に記載されている方法
のジクロロベンゼンへの、特に1,2−ジクロロベンゼ
ンへの可能な変換に関するデータを包含していない。D
E−OS(ドイツ公開明細書)3,244,293に開
示されている他の方法もモノクロロベンゼンのニトロ化
を指向している。この方法においては、リン酸のみより
なるニトロ化媒体中で、クロロベンゼン1モルあたり最
高でも1モルの硝酸を用いてニトロ化を実施する。使用
するリン酸は、72.4重量%を超えるP25 含有量
の濃縮された形状で使用する。硫酸は完全に省略され
る。このDE−OS(ドイツ公開明細書)3,244,
293の記述に従えば、0.9のクロロニトロベンゼン
のパラ/オルト比が得られる。使用する硝酸に対する収
率は硝酸を比較的大きな不足で使用するならば極めて高
いが、これは同時にクロロベンゼンの不完全な反応を意
味する。この種の不十分な転化はモノクロロベンゼンの
ような経済的な出発物質ではじめて正当化され、その上
に、再循環の問題を提起する。このDE−OS(ドイツ
公開明細書)3,244,293も、その中に記載され
ている方法が他の基剤、たとえばジクロロベンゼンに、
特に1,2−ジクロロベンゼンに変換し得るが否かに関
して示唆を全く与えていない。
【0008】したがって、上記の方法記述のモノクロロ
ベンゼンへの限定は、ジクロロベンゼンが第2のハロゲ
ン原子の脱活効果のために基本的には反応が遅いためと
して理解し得、2個の置換基の競争的な指向効果が付加
的な困難として加わる。したがって、高い収率を与え、
同時に2,3−ジクロロニトロベンゼンに対する増加し
た要求を満足させる可能性を提供する2,3−ジクロロ
ニトロベンゼンの製造方法に対する要求が存在する。
【0009】リン酸、硫酸、および硝酸の無水混合物を
ニトロ化に使用することを特徴とする、硝酸を用いる
1,2−ジクロロベンゼンのニトロ化による2,3−ジ
クロロニトロベンゼンの製造方法が見いだされた。
【0010】ニトロ化をこれまでに公知の様式で、HN
3/H2SO4混合物中でH3PO4を添加することなく
実施するならば、1,2−ジクロロベンゼンのニトロ化
において典型的には2種の異性体が約98.5%の収率
で、8.2:1の3,4−ジクロロ−1−ニトロベンゼ
ン対2,3−ジクロロニトロベンゼンの比率で生成す
る。104%に濃縮されたリン酸を用い、同時に硫酸を
省略し、ほぼ無水の硝酸を余分に使用して1,2−ジク
ロロベンゼンをニトロ化するならば、2,3異性体に有
利な方向への移行が得られる。これに従って、本件出願
人ら自身の実験で見いだされたように、3,4−ジクロ
ロ−1−ニトロベンゼン:2,3−ジクロロ−1−ニト
ロベンゼンの比率は反応温度に若干依存して5.95ま
たは5.45の値に低下する。104%強度H3PO4
語は濃縮された、すなわち脱水された、ピロリン酸の部
分を含有する、したがって104%のH3PO4に相当す
るP25含有量を有するリン酸を意味する。この種の方
法の深刻な欠点は、反応温度の特定の関数としての89
%への、ときには86%への収率の大きな低下である。
【0011】ここでは、少量の硫酸の反応媒体への添加
でさえ好ましい異性体比を維持し、さらにはこれを付加
的に若干改良さえし、同時に全収率を理論値の90%を
はるかに超える、多くの場合に95%を超える値にする
ということは驚くべき事実である。
【0012】本発明記載の方法は無水のニトロ化酸混合
物の使用を特徴としている。この種のニトロ化酸混合物
は、酸の一つを他の2種の酸のわずかな水分含有量を消
費し尽くすのに適した無水物含有量で使用するならば、
工業的に入手し得るほぼ無水の酸を混合して製造するこ
とができる。したがって本件反応は、たとえばリン酸が
上記の様式で濃縮された、したがって100%強度のH
3PO4の含有量を超える酸無水物P25の含有量に相当
する比率のピロリン酸を含有する酸であるならば、98
%強度のHNO3と98%強度のH2SO4とを使用して
実施することができるが、同時に硫酸に替えてそのSO
3含有量が他の酸に随伴する水を消費し尽くすのに適し
た発煙硫酸を使用するならば、低い水分含有量の硝酸と
リン酸とを使用することも同様に考慮し得る。もちろ
ん、リン酸を濃縮された酸の形状で使用し、かつ/また
は硫酸を発煙硫酸の形状で使用するならば、より高度に
水分を含有するHNO3を使用することも可能である。
さらに、酸混合物中の水の不存在の指標が満たされさえ
すれば、このニトロ化酸混合物の組成の変更は当業者に
は公知である。
【0013】好ましい様式においては、硝酸と硫酸とは
工業的に入手可能なほぼ98%強度の酸として使用し、
リン酸は濃縮酸の形状で使用する。一定の含有量の無水
物を有するリン酸および/または硫酸も上記の様式で、
他の酸(または複数の酸)に随伴する水の費消を超える
量で使用し得ることは自明である。なお一定の比率のピ
ロリン酸の形状の無水物を含有するこの種のニトロ化酸
混合物も、本発明の意味での無水酸混合物である。
【0014】硫酸とリン酸とのモル混合比は0.05な
いし3モルH2SO4:1モルH3PO4、好ましくは0.
1ないし1.5モルH2SO4:1モルH3PO4、特に極
めて好ましくは0.12ないし0.5モルH2SO4:1
モルH3PO4の値が推定される。
【0015】本発明記載の方法は30ないし180℃
の、好ましくは60ないし140℃の、特に好ましくは
75ないし125℃の反応温度で実施する。この関連で
は、2,3−ジクロロニトロベンゼンの3,4−ジクロ
ロニトロベンゼンとの比較での比率は、上記の範囲内で
温度が高ければ温度が低い場合より大きいことが見いだ
されている。この異性体組成の変化の場合には、全体と
しての収率は有意でない程度に減少するに過ぎない。
【0016】硝酸のジクロロベンゼンに対するモル比は
0.7ないし1.4:1、好ましくは0.85ないし
1.3:1、特に極めて好ましくは1.0ないし1.
2:1である。
【0017】ニトロ化が完了したのちに、一般には上部
の有機相と下部の酸相とへの相分離が起きる。有機相を
取り出したのちに、この相に含有されている2,3−ジ
クロロニトロベンゼン/3,4−ジクロロニトロベンゼ
ンの異性体混合物を水性後処理(残留酸の除去)を用い
てさらに処理し、慣用の方法、たとえば蒸留、結晶化ま
たはクロマトグラフィーにより2種の異性体に分離す
る。ここでは、この処理で得られる下部の酸相からニト
ロ化反応により生じた反応の水を、好ましくは減圧下で
の蒸留により除去し、結果として基本的に硫酸とリン酸
とよりなる無水混合酸を再度製造するのも本発明記載の
方法のさらに有利な変法である。この関連での特に好ま
しい様式においては、水の除去は混合物が一定比率の無
水物を(たとえばピロリン酸の形状で)再度含有するこ
とになるまでまで遂行される。ここで、消費された硝酸
と生成物相に残留する少量の残留酸とを補充すれば、こ
のニトロ化酸は再度使用される状態になる。
【0018】有機生成物相と無機混合酸相とへの顕著な
分離が起こらない場合には、少量の水を添加してこの分
離を起こさせることができる。
【0019】本発明記載の方法は回分式にでも連続的に
でも実施することが可能である。
【0020】以下の実施例は本発明記載の方法を、これ
らの実施例に限定することなく説明するものである。
【0021】
【実施例】実施例1(比較例) 1.36モルの1,2−ジクロロベンゼンを1.64モ
ルの80.5%強度のH2SO4中に導入した。1.38
モルの98%強度のHNO3と1.31モルの98%強
度のH2SO4との混合物を、45ないし50℃で1.5
時間かけて、急速に撹拌しながら滴々添加した。つい
で、この混合物を45ないし50℃でさらに2時間撹拌
した。まだ温かいうちに有機相を水相から取り出し、N
a2CO3の希薄溶液とH2Oとで中性になるまで洗浄し
た。
【0022】この実験は、今日工業界で慣用されている
ニトロ化工程の結果を示している。
【0023】
【表1】 収率 3,4-異性体 2,3-異性体 出発物質 f = 3,4/2,3 理論値の 98 % 88.4 % 10.4 % 0.8 % 8.2 実施例2ないし3(比較例) 80.5%強度または98%強度のH2SO4を1.64
モルまたは1.31モルの104%(H2O の除去とH
427の生成との結果としての仮想的なH3PO4含有
量)に濃縮したH3PO4で置き換え、ニトロ化温度を8
5ないし110℃に上昇させる変更を伴って、実施例1
の方法を繰り返した。
【0024】
【表2】 表 1: 番号 T(℃) 収率 3,4-異性体 2,3-異性体 出発物質 f(3,4/2,3) 2) 85 89.4 % 79.01 13.28 7.71 5.95 3) 105-110 86.1 % 76.81 13.87 9.32 5.54 実施例4ないし6 1.36モルの1,2−ジクロロベンゼンを0.42モ
ルの98%強度のH2SO4と1.411モルの104%
に濃縮したH3PO4との混合物中に導入した。1.38
モルの98%強度のHNO3、0.327モルの98%
強度のH2SO4および1.127モルの104%強度の
3PO4のニトロ化酸混合物を、十分に撹拌しながら8
5℃ないし125℃の反応温度で1.5時間かけて滴々
添加した。この混合物を85ないし125℃ でさらに
2時間撹拌し、ついで、まだ温かいうちに水相を有機相
から取り出した。有機相をNa2CO3の希薄溶液とH2
とで中性になるまで洗浄した。
【0025】
【表3】 表 2: 番号 T(℃) 収率 3,4-異性体 2,3-異性体 出発物質 f(3,4/2,3) 4) 85 96.6 % 83.50 14.15 2.35 5.89 5) 105-110 93.7 % 80.49 14.80 4.71 5.44 6) 125 91.9 % 79.46 15.12 5.42 5.25 実施例7ないし12 1.36モルのo−ジクロロベンゼンを0.38モルの
98%強度のH2SO4と1.305モルの104%強度
のH3PO4との混合物中に導入した。105ないし11
0℃の温度で、1.38モルの98%強度のHNO3
0.38モルの98%強度のH2SO4および1.305
モルの104%強度のH3PO4のニトロ化酸混合物を、
急速に撹拌しながら1.5時間かけて滴々添加した。つ
いで、この混合物を同一の温度でさらに2時間撹拌し
た。まだ温かいうちに有機相を酸相から取り出し、Na2
CO3の希薄溶液およびH2Oで洗浄した。水相をCH2
Cl2で抽出し、有機相を集めて濃縮した。
【0026】ついで、酸相を20mmHgのカラムで1
80℃の塔底温度まで、ついで温度制御して3時間初期
蒸留にかけた。濃縮廃酸の損失を新しい104%強度の
3PO4を添加して補填し、このように処理した酸を次
のニトロ化に再度使用した。
【0027】
【表4】 表 3 初期に導入 滴々添加 収率 3,4- 2,3- 出発番号 した酸 した酸 (%) 異性体 異性体 物質 f(3,4/2,3) 7) 0.38 モルの 0.38 モルの H2SO42SO4 1.305 モルの 1.305 モルの H3PO43PO4 94.3 81.30 14.96 3.74 5.43 8) 再循環 再循環 94.8 81.39 14.91 3.70 5.46 9) 再循環 再循環 94.7 81.57 14.83 3.60 5.50 10) 再循環 再循環 95.2 81.63 14.90 3.47 5.47 11) 再循環 再循環 95.4 82.14 14.92 2.94 5.50 12) 再循環 再循環 96.0 82.00 14.92 3.08 5.49 本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。
【0028】1.リン酸、硫酸および硝酸の無水混合物
をニトロ化に使用することを特徴とする、硝酸を用いる
1,2−ジクロロベンゼンのニトロ化による2,3−ジ
クロロニトロベンゼンの製造方法。
【0029】2.ほぼ無水の硝酸およびほぼ無水の硫酸
に加えて、72.4重量%を超えるP25濃度に濃縮し
たリン酸をも使用することを特徴とする1記載の方法。
【0030】3.硫酸とリン酸とのモル混合比が0.0
5ないし3モルH2SO4:1モルH3PO4、好ましくは
0.1ないし1.5モルH2SO4:1モルH3PO4、特
に好ましくは0.12ないし0.5モルH2SO4:1モ
ルH3PO4の推定値であることを特徴とする1記載の方
法。
【0031】4.30ないし180℃の、好ましくは6
0ないし140℃の、特に好ましくは75ないし125
℃の反応温度でニトロ化を実施することを特徴とする1
記載の方法。
【0032】5.上記の硝酸を1,2−ジクロロベンゼ
ンの1モルに対して0.7ないし1.4、好ましくは
0.85ないし1.3、特に好ましくは1.0ないし
1.2のモル比で使用することを特徴とする1記載の方
法。
【0033】6.2,3−ジクロロニトロベンゼンの
3,4−ジクロロニトロベンゼンに対する比率を増加さ
せるために反応を上記の温度範囲の上部で実施すること
を特徴とする4記載の方法。
【0034】7.生成物の後処理で得られる酸混合物か
ら蒸留により水を除去し、酸混合物を再循環させること
を特徴とする1記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボルフラム・キセナー ドイツ連邦共和国デー5206ノインキルヘン /ゼールシヤイト・ニツチエシユトラーセ 4 (72)発明者 ヘルムート・フイーゲ ドイツ連邦共和国デー5090レーフエルクー ゼン1・バルター−フレツクス−シユトラ ーセ23

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リン酸、硫酸および硝酸の無水混合物を
    ニトロ化に使用することを特徴とする、硝酸を用いる
    1,2−ジクロロベンゼンのニトロ化による2,3−ジ
    クロロニトロベンゼンの製造方法。
JP5202086A 1992-07-29 1993-07-23 2,3−ジクロロニトロベンゼンの製造方法 Pending JPH06157427A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4225023A DE4225023A1 (de) 1992-07-29 1992-07-29 Verfahren zur Herstellung von 2,3-Dichlor-nitrobenzol
DE4225023.4 1992-07-29

Publications (1)

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JPH06157427A true JPH06157427A (ja) 1994-06-03

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ID=6464362

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JP5202086A Pending JPH06157427A (ja) 1992-07-29 1993-07-23 2,3−ジクロロニトロベンゼンの製造方法

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