PL194052B1 - Sposob wytwarzania 4-aminodifenyloaminy - Google Patents

Sposob wytwarzania 4-aminodifenyloaminy

Info

Publication number
PL194052B1
PL194052B1 PL99348867A PL34886799A PL194052B1 PL 194052 B1 PL194052 B1 PL 194052B1 PL 99348867 A PL99348867 A PL 99348867A PL 34886799 A PL34886799 A PL 34886799A PL 194052 B1 PL194052 B1 PL 194052B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
reaction
nitrobenzene
aniline
amount
hydroxide
Prior art date
Application number
PL99348867A
Other languages
English (en)
Other versions
PL348867A1 (en
Inventor
Emanuel Beska
Peter Toman
Karol Fiedler
Milan Hronec
Jozef Pinter
Original Assignee
Duslo
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 Duslo filed Critical Duslo
Publication of PL348867A1 publication Critical patent/PL348867A1/xx
Publication of PL194052B1 publication Critical patent/PL194052B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/30Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds
    • C07C209/38Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitroso groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/30Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds
    • C07C209/32Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups
    • C07C209/36Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups by reduction of nitro groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings in presence of hydrogen-containing gases and a catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/68Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton from amines, by reactions not involving amino groups, e.g. reduction of unsaturated amines, aromatisation, or substitution of the carbon skeleton

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

1. Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy przez posrednie wytwarzanie 4-nitrodifenylo-aminy i/lub 4-nitro- zodifenyloaminy, i/lub ich soli, w reakcji aniliny z nitrobenzenem w srodowisku cieklym, temperaturze 50 do 130°C, pod cisnie- niem normalnym lub zmniejszonym, w atmosferze obojetnej lub w obecnosci tlenu atmosferycznego, z nastepujacym po tym uwodornieniem zwiazków posrednich 4-nitrodifenyloaminy i/lub 4-nitrozodifenyloaminy i produktów ubocznych oraz przez wyod- rebnianie 4-aminodifenyloaminy i produktów ubocznych, jak równiez ponowne przetworzenie nie przeksztalconych surowców, znamienny tym, ze reakcje aniliny z nitrobenzenem przeprowadza sie w ukladzie reakcyjnym zawierajacym roztwór soli two- rzacej jony obojnacze o ogólnym wzorze: (R 1 R 2 R 3 )N + -CHR 4 -(CH 2) X-Y - i co najmniej jeden wodorotlenek o ogólnym wzorze Z + OH - gdzie R 1 i R 2 oznacza rodnik wybrany z grupy obejmujacej metyl, etyl, propyl, butyl, pentyl, heksyl, heptyl, oktyl, nonyl, decyl, undecyl oraz dodecyl, R 3 oznacza metyl, etyl, R 4 oznacza atom wodoru lub metyl, x oznacza liczbe calkowita 0 do 5, Y - oznacza CO 2 - , SO 3 - oraz Z + oznacza kation wybrany z grupy obejmujacej Na, K, Cs lub kation tetraalkiloamoniowy, gdzie alkil obejmuje od 1 do 4 atomów wegla; albo w którym stosunek aniliny do nitrobenzenu ukladzie reakcyjnym wynosi od 4,5:1 do 9,5:1, ilosc soli tworzacej jony oboj- nacze, jak i ilosc wodorotlenku jest przynajmniej równowazna ilosci nitrobenzenu wprowadzonego do reakcji, w której powstaje 4-nitrozofenyloamina i/lub 4-nitrodifenyloamina, z których po uwodornieniu otrzymuje sie 4-ADFA, a po reakcji co najmniej 50% mieszaniny reakcyjnej jest poddawana ponownemu przetworzeniu. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy (4-ADFA) przez pośrednie wytwarzanie 4-nitrodifenyloaminy i/lub 4-nitrozodifenyloaminy, i/lub ich soli, w którym w ciekłym środowisku anilina przereagowuje z nitrobenzenem, w wyniku czego tworzą się prekursory 4-ADFA, tj. 4-nitrozodifenyloaniina (4-NODFA), 4-nitrodifenyloamina (4-NO2DFA) i/lub ich sole, z których wwyniku uwodornienia powstaje 4-ADFA.
4-Aminodifenyloamina (4-ADFA) jest szeroko stosowana jako półprodukt przy produkcji alkilowanych pochodnych, mających znakomite właściwości jako antyozonanty (środki zabezpieczające przed działaniem ozonu atmosferycznego), przeciwutleniacze i stabilizatory.
Obecnie stosowane sposoby przemysłowej produkcji 4-ADFA rozpoczynają się uwodornieniem półproduktów 4-NODFA lub 4-NO2DFA. Jednakże, produkcji tych półproduktów, składającej się z kilku wymagających etapów, towarzyszy powstawanie szeregu produktów ubocznych, odpadów organicznych i nieorganicznych, które muszą być zlikwidowane, co jest jednym z największych problemów tego sposobu wytwarzania.
Alternatywne sposoby wytwarzania 4-ADFA, preferowane pod względem ekologicznym i ekonomicznym, polegają na bezpośredniej reakcji aniliny z nitrobenzenem. Reakcja inicjowana jest zasadami, tworzącymi anion anilidynowy, który następnie na drodze reakcji nukleofilowego przyłączania podstawia atom wodoru w nitrobenzenie [A. Wohl i inni, Ber. 34, 2442-2450, 1901; oraz A. Wohl, Ber. 36, 4135-4138, 1903], przy czym jeśli jako zasada stosowany jest stały wodorotlenek potasowy to powstaje głównie fenazyna i tlenek fenazyny, a jeśli stosuje się wodorotlenek sodowy, to otrzymuje się również 4-NODFA.
W latach pięćdziesiątych szereg autorów badało i opisało mechanizm nukleofilowej reakcji Wohl-Aue aniliny i jej pochodnych z aromatycznymi nitrozwiązkami przez działanie zasad (NaOH, KOH, ewentualnie NaNH2) w środowisku benzenu, toluenu i ksylenu, w wyniku której tworzą się pochodne fenazyny. Oprócz nich wyodrębniono i opisano także inne produkty reakcji, takie jak 4-nitrozodifenyloamina, 4-nitropodstawione difenyloaminy, azobenzeny, azoksybenzeny [E. I. Abramova i inni, Zhur. Obshchei Khim. 22, 502-509, 1953; S. B. Serebryanyi, Uspekhi Khimii 24, 313-345, 1955; S. B. Serebryanyi, Ukrain. Khim. Zhur. 21, 350-360, 1955; V. P. Chernetskii i inni, Zhur. Obshchei Khim. 25, 2161-2170,1955].
Wiadomo [N. R. Ayyanger i inni, Tetmhedron Letters 31, 3217-3220, 1990], że 4-NODFA i 4-NO2DFA powstają w reakcji nitrobenzenu z acetanilidem w obecności polarnego rozpuszczalnika aprotycznego, dimetylosulfotlenku (DMSO), przez działanie wodorotlenku sodowego i węglanu potasowego, jak również [A. A. Frimer et al., J.Org. Chem. 48, 1700-1705, 1983], że 4-NO2DFA powstaje z wydajnością do 24% w reakcji aniliny z nitrobenzenem w obecności zasad, w tym przypadku butanolami potasowego lub nadtlenku potasowego w środowisku benzenu i w obecności eteru koronowego.
Podobnie [D. J. Stuehr i inni, J. Org. Chem. 50, 694-696, 1985], w reakcji aniliny i N-metyloaniliny z nadtlenkiem potasowym w DMSO, razem z 18-koronowym-6-eterem, jak również z trzeciorzędowym butanolanem potasowym, otrzymali jako produkt reakcji mieszaninę 4-NODFA, 4-Na2DFA, 4-ADFA, azobenzenu, 4-fenyloazodifenylaminy i fenyloformamidu (nie podano wydajności).
Znane jest wytwarzanie 4-ADFA przez utlenianie aniliny żelazicyjankami w silnie alkalicznym środowisku [amerykański dokument patentowy nr 4 760 186 i patent brytyjski 1440 767], w którym dochodzi do połączenia „głową do ogona” dwóch cząsteczek aniliny, ale jedynie z niską wydajnością.
W opisie patentowym US 5 574 187 opisano wytwarzanie 4-ADFA przez podstawienie fenylohydroksyloaminy aniliną, w obecności katalizatora kwasowego. Produkt otrzymano jedynie ze średnią wydajnością (maksimum 51,2%).
Istota następnego amerykańskiego dokumentu patentowego nr 5 420 354 polega na reakcji nitrobenzenu z anilinąw obecności wodoru, katalizatora uwodornienia, katalizatora kwasowego i inhibitora uwodornienia, w wyniku której bezpośrednio otrzymuje się 4-ADFA, ale ze względnie niską wydajnością (maksimum 12%) i przy niskiej selektywności reakcji, podobnie do innych powyżej podanych procedur.
W zgłoszeniu patentowym EP 566 783, AKZO N. V. opisuje sposób wytwarzania 4-nitrodifenylaminy w reakcji nitrobenzenu z aniliną w środowisku aprotycznego rozpuszczalnika polarnego, zwłaszcza dimetylosulfotlenku i trzeciorzędowego butanolu w silnie alkalicznym układzie, w którym jako zasady stosuje się wodorotlenki metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, alkoholany, amidy i wodorki metali alkalicznych, ewentualnie w obecności katalizatora przeniesienia fazowego, takiego
PL 194 052 B1 jak wodorosiarczan tetrabutyloamoniowy. Osiągnięto względnie wysokie wydajności, ale selektywność reakcji jest niewystarczająca. Z tego powodu konieczne jest wyizolowanie produktu (NCDFA) od produktów ubocznych metodą krystalizacji. Ponadto w procesie wyodrębniania produktów otrzymuje się sole, co powoduje dodatkowe koszty związane z ich dalszą obróbką. Wątpliwe jest również przeprowadzanie bez strat recyklizacji i zawracanie do procesu zasad i mieszanin rozpuszczalników.
Inny bezfluorowcowy sposób wytwarzania 4-ADFA polega na reakcji aniliny z 4-fenylazodifenyloaminą w obecności silnych zasad, takich jak trzeciorzędowy butanolan potasowy z eterami koronowymi lub z czwartorzędowymi wodorotlenkami anioniowymi [amerykańskie dokumenty patentowe nr 5 382 691, 5 633 407, 5 618 979 i 5 451 702]. Następne przekształcenie 4-FADFA w 4-ADFA może być przeprowadzone albo przez katalityczne uwodornienie zgodnie z patentem USA 5 451 702, albo przez reakcję nukleofilowego podstawiania 4-FADFA aminą, w obecności silnych zasad [amerykańskie dokumenty patentowe nr 5 382 691, 5 633 407 i 5 618 979]. 4-ADFA może być również [patrz amerykańskie dokumenty patentowe nr 5 618 979 i 5 633 407 oraz publikacja M. K. Stern i innych,
J. Org. Chem. 59, 5627-5632, 1994] wytwarzany w jednym etapie bezpośrednio w reakcji azobenzenu, ewentualnie azoksybenzenu z aniliną, w obecności silnie alkalicznych katalizatorów. Jednakże, we wszystkich powyżej podanych procedurach wyjściowym materiałem jest azobenzen, który od strony technicznej jest trudniej dostępnym surowcem i musi być przygotowywany z wyprzedzeniem. Ponadto, wprocesie powstaje dużo odpadów, które koniecznie muszą być poddane dalszej obróbce lub likwidacji.
W szeregu patentach firmy Monsanto [amerykańskie dokumenty patentowe nr 5 117 063, 5453 541, 5 608 111, 5 623 088] opisano sposób wytwarzania półproduktów 4-ADFA, przez bezpośrednią reakcję aniliny z nitrobenzenem w aprotycznym rozpuszczalniku z kontrolowana ilością rozpuszczalnika protycznego, przez działanie zasad, takich jak wodorotlenki metali alkalicznych, alkoholany, wodorki i czwartorzędowe wodorotlenki amoniowe z podstawnikami aklowymi, arylowymi i aryloalkilowymi, jak również podstawione alkilami wodorotlenki diamoniowe. Niemniej jednak, produkty reakcji można otrzymać z wysoką wydajnością i z dużą selektywnością jedynie przy stosowaniu czwartorzędowych wodorotlenków amoniowych. Znany jest również mechanizm tej reakcji [M. K. Stern i inni, J. Am. Chem. Soc. 114. 9237-9238, 1992 oraz New J. Chem. 20, 259-268,1996].
Z porównania odpowiednich zasad stosowanych w reakcji aniliny z nitrobenzenem, opisanych w powyżej przytoczonych patentach i publikacjach, staje się jasne, że wodorotlenki alkaliczne doprowadzają do niskiej wydajności półproduktów 4-ADFA. Wydajności wzrastają znacznie jeśli wodorotlenki alkaliczne stosowane są razem z eterami koronowymi. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę ich wymagające pod względem technicznym wytwarzanie, przemysłowe wykorzystanie eterów nie jest bardzo prawdopodobne. Również reakcja w obecności butanolami potasowego i w obecności DMSO wykazuje niską selektywność. W przeciwieństwie do tego, jeśli jako zasady wykorzystuje się w reakcji czwartorzędowe wodorotlenki amoniowe, osiąga się zarówno wysoką selektywność, jak i wysokie wydajności. Jednakże wadą ich jest niższa trwałość, rozkładają się one bowiem w stanie stężonym i z tego powodu muszą być przechowywane tylko w postaci rozcieńczonych roztworów wodnych. Innym mankamentem jest ich niska trwałość termiczna i łatwy rozkład w wyższych temperaturach [A. Cope i inni, Org. Reactions, tom XI, str. 317, 1960; Hellman H., Angew. Chem. 65, 473-485, 1953; F Moller, Methoden der Organischen Chemie, Houben-Weyl Xl/l, strony 961-967, 262, 1957 oraz Xl/2, strony 623, 631-640,1958].
W konsekwencji wpływu czwartorzędowych wodorotlenków amoniowych na aminy pierwszorzędowe, łatwo zachodzi również ich alkilowanie. Na przykład wodorotlenek tetrametyloamoniowy (TMAH) reaguje z aniliną, wytwarzając N-metyloanilinę, w ilości zależnej od wybranych warunków reakcji (patent USA 5 687 691). Utworzoną N-methylanilinę z trudem można oddzielić od aniliny, ale musi być to dokonane przed zawróceniem aniliny z powrotem do dalszego cyklu reakcji, aby nie powstawały jako domieszki niepożądane metylowane pochodne 4-ADFA.
Wadą czwartorzędowych wodorotlenków amoniowych jest również ich wymagająca pod względem technicznym produkcja i ich wysoka cena. Z tego powodu konieczne jest wyodrębnianie w każdym cyklu czwartorzędowych wodorotlenków amoniowych i zawracanie ich do następnego cyklu produkcyjnego, co nie może być przeprowadzone bez obniżenia ich aktywności.
Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania wykorzystującego zalety rozwiązań znanych i eliminującego ich wady.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy przez pośrednie wytwarzanie 4-nitrodifenyloaminy i/lub 4-nitrozodifenyloaminy, i/lub ich soli, w reakcji aniliny z nitrobenzenem w środowisku ciekłym, temperaturze 50 do 130°C, pod ciśnieniem normalnym lub zmniejszo4
PL 194 052 B1 nym, w atmosferze obojętnej lub w obecności tlenu atmosferycznego, z następującym po tym uwodornieniem związków pośrednich 4-nitrodifenyloaminy i/lub 4-nitrozodifenyloaminy i produktów ubocznych oraz przez wyodrębnianie 4-aminodifenyloaminy i produktów ubocznych, jak również ponowne przetworzenie nie przekształconych surowców.
Istotą wynalazku, jest to, że reakcję aniliny z nitrobenzenem przeprowadza się w układzie reakcyjnym zawierającym roztwór soli tworzącej jony obojnacze o ogólnym wzorze:
(R1R2R3)N+-CHR4-(CH2)X-Y i co najmniej jeden wodorotlenek o ogólnym wzorze
Z+OH' gdzie R1 i R2 oznacza rodnik wybrany z grupy obejmującej metyl, etyl, propyl, butyl, pentyl, heksyl, heptyl, oktyl, nonyl, decyl, undecyl oraz dodecyl, R3 oznacza metyl, etyl, R4 oznacza atom wodoru lub metyl, x oznacza liczbę całkowitą 0 do 5, Y- oznacza CO2-, SO3- oraz Z+ oznacza kation wybrany z grupy obejmującej Na, K, Cs lub kation tetraalkiloamoniowy, gdzie alkil obejmuje od 1 do 4 atomów węgla, albo w którym stosunek aniliny do nitrobenzenu układzie reakcyjnym wynosi od 4,5:1 do 9,5:1, ilość soli tworzącej jony obojnacze, jak i ilość wodorotlenku jest przynajmniej równoważna ilości nitrobenzenu wprowadzonego do reakcji, w której powstaje 4-nitrozofenyloamina i/lub 4-nitrodifenyloamina, z których po uwodornieniu otrzymuje się 4-ADFA, a po reakcji co najmniej 50% mieszaniny reakcyjnej jest poddawane ponownemu przetworzeniu.
Korzystnie, reakcję przeprowadza się w obecności soli tworzących jony obojnacze o ogólnym wzorze (R1R2R3)N+-CHR4-(CH2)X-Y i co najmniej jednego wodorotlenku o ogólnym wzorze
Z+OH' gdzie R1, R2 i R3 oznacza metyl, R4 oznacza atom wodoru, x oznacza liczbę O, Y- oznacza CO2-, a Z+ oznacza kation potasowy i/lub kation tetraalkiloamoniowy, gdzie alkil obejmuje od 1do 4 atomów węgla.
Korzystnie, Z+ oznacza kation potasowy i/lub kation tetraalkiloamoniowy o liczbie atomów węgla w grupie alkilowej 1do 4.
Korzystnie, środowisko reakcji jest tworzone oddzielnie i/lub tworzone jest in situ w układzie reakcyjnym z wyjściowych surowców.
Korzystnie, układ reakcyjny powstaje (a)z wody;
(b)co najmniej jednego związku organicznego, wybranego spośród aniliny, pirydyny, toluenu, ksylenu, cykloheksanu i alkoholi alifatycznych o 1do 4 atoniach węgla w cząsteczce;
(c) albo z wody i co najmniej jednego związku organicznego, wybranego spośród aniliny, pirydyny, toluenu, ksylenu, cykloheksanu i alkoholi alifatycznych o 1do 4 atomach węgla w cząsteczce.
Główną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że układ reakcyjny stosowany dla tej reakcji jest pod względem technicznym łatwiej dostępny i bardziej stabilny niż same czwartorzędowe wodorotlenki amoniowe i czwartorzędowe wodorotlenki alkilodiamoniowe, podczas gdy reakcja aniliny z nitrobenzenem pozostaje wystarczająco selektywna dla tworzenia półproduktów 4-ADFA i powstały produkt otrzymuje się z wysoką wydajnością.
Jedną z zalet sposobu według wynalazku jest również techniczna dostępność szerokiej gamy rozmaitych bipolarnych i polipolarnych związków organicznych, zawierających w swych cząsteczkach przynajmniej jeden kation zawierający azot, jak również ich trwałość, nie tylko termiczna, ale również trwałość w warunkach uwodornienia oraz fakt, że układ reakcyjny może być regenerowany.
Wiadomo z literatury [M. Rabinowitz i inni, Angew. Chem. 98, 958-968, 1986], że wiele reakcji organicznych inicjowanych przez wodorotlenki zachodzi w warunkach układu PTC/OH-, tj. w obecności katalizatorów przeniesienia fazowego. Powszechnie stosowanymi PTC są czwartorzędowe jony amoniowe. Wiadomo dobrze, że sole tworzące jony obojnacze stosowano w kilku reakcjach jako katalizatory przejścia fazowego, ale w przypadku przyjętego mechanizmu efekt jest inny, ponieważ z bipolarnej wewnętrznej soli tworzącej jony obojnacze i z wodorotlenku powstają bisjonowe pary [Starks C. iinni,Phase Transfer Catalysts Principles and Technique, N. Y. Acad. Press 1978, strony 67, 127, 365;
PL 194 052 B1
Yu. Sh. Goldberg i inni, Dokl. Akad. Nauk SSSR 294, 1387-1391, 1987; Yu. Sh. Goldberg i inni, Zhur. Org. Khim. 23, 1561-1563, 1987; Yu. Sh. Goldberg i inni, Tetrahedron 46, 1911-1922, 1990].
Jako jony obojnacze określamy takie związki, które oprócz grupy karboksylowej zawierają alkilowaną grupę aminową i grupy te tworzą wspólnie sole wewnętrzne. Związki te nie zawierają żadnego ruchliwego atomu wodoru, natomiast mają czwartorzędową grupę amoniową.
W znanych z literatury procedurach sole tworzące jony obojnacze są stosowane jako katalizatory przejścia fazowego w ilościach katalitycznych, a mianowicie w ilości 1 do 5% molowych. Obecnie stwierdzono, że w przypadku stosowania sposobu wytwarzania półproduktów 4-ADFA według wynalazku, możliwe jest osiągnięcie pełnego przereagowania nitrobenzenu z aniliną, jeśli reakcje przeprowadza się z przynajmniej równoważną ilością soli tworzącej jon obojnaczy i wodorotlenku, w stosunku do ilości nitrobenzenu wprowadzonego do reakcji, co wskazuje, że przebieg reakcji jest różny.
Sole tworzące jony obojnacze, znane również jako betainy lub ewentualnie sulfobetainy, są dostępne w handlu w postaci soli wewnątrzcząsteczkowych lub w postaciach hydratowanych albo możliwe jest ich wytworzenie według procedur znanych z literatury [Methoden der organischen Chemie (Houben-Weyl), XI/2, strony 627-630, 1958; Ullmans Enzyklopadie der technischen Chemie, Tom 2, strony 497-498, Verlag Chemie 1982; Goldberg Yu. Sh. i inni, Tetrahedron 46, 1911-1922, 1990; Goldberg Yu. Sh. i inni, Dokl. Akad. Nauk SSSR 297, 1387-1391, 1987; Willstatter R., Ber. 35, 584-620, 1907, patent USA 4 672 077 i patent belgijski 903 785].
Przy przygotowywaniu układu reakcyjnego do kondensacji aniliny z nitrobenzenem możliwe jest postępowanie w taki sposób, że przygotowuje się roztwór wodorotlenku w rozpuszczalniku protycznym (w wodzie, w metanolu lub w 2-propanolu) i dodaje się krystaliczną sól tworzącą jony obojnacze, możliwie w postaci hydratu oraz dodaje się do tego odpowiedni rozpuszczalnik, na przykład anilinę.
Można również postępować w taki sposób, że anilinę dodaje się do roztworu wodorotlenku w rozpuszczalniku protycznym i do tej mieszaniny dodaje się sóltworzącą jony obojnacze.
Jeśli przygotowuje się układ reakcyjny składający się z mieszaniny wodorotlenków, można również postępować w taki sposób, że do rozcieńczonego wodnego roztworu czwartorzędowego wodorotlenku amoniowego dodaje się krystaliczną sól tworzącą jony obojnacze i po jej rozpuszczeniu dodaje się stały wodorotlenek metalu alkalicznego oraz na zakończenie anilinę.
Możliwe jest także wytwarzanie roztworu metanolami przez rozpuszczanie metalu alkalicznego, jego tlenku lub wodorotlenku w metanolui dodawanie roztworu soli tworzącej jony obojnacze w anilinie.
Możliwe jest zmienianie wzajemnych stosunków komponentów reakcji w taki sposób, że ograniczającym komponentem jest albo sól tworząca jony obojnacze, albo nitrobenzen, albo anilina. Ich wzajemne stosunki mogą być dobrane tak, że reakcja będzie zachodzić w optymalnym procesie, technologicznie i ekonomiczne akceptowalnym.
W zależności od stosowanego układu reakcyjnego, reakcję można prowadzić w szerokim zakresie temperatur od 50°C do 130 °C.
Reakcję można poza tym przeprowadzać w atmosferze obojętnej lub w warunkach tlenowych, pod ciśnieniem atmosferycznym lub pod zmniejszonym ciśnieniem, podczas gdy wydajność, stopień konwersji i selektywność reakcji zależy od wybranych warunków.
W reakcji mogą być dodatkowo stosowane pomocnicze rozpuszczalniki protyczne lub aprotyczne, takie jak trzeciorzędowy alkohol butylowy, DMSO, eter dimetylowy glikolu dietylenowego, eter monometylowy glikolu dietylenowego, toluen, ksylen, cykloheksan i tym podobne związki.
Głównymi produktami otrzymywanymi w reakcji są 4-NODFA i 4-NO2DFA, które występują w mieszanie reakcyjnej w postaci wolnej lub w postaci soli. Oprócz tych związków i wody, mieszanina reakcyjna może zawierać inne substancje, takie jak 4-fenylazodifenyloamina, azobenzen, azoksybenzen, 2-nitrodifenyloamina, fenazyna lub tlenek fenazyny, w zależności od doboru stosunków molowych komponentów w układzie reakcyjnym, jak również od wyboru rodzaju jonów obojnaczych, ich soli, od rodzaju protycznego rozpuszczalnika, ewentualnie rozpuszczalnika pomocniczego oraz od ich stężeń w mieszaninie reakcyjnej, od temperatury, czasu reakcji i stopnia konwersji nitrobenzenu. Fakty te są dobrze znane dla specjalistów w tej dziedzinie.
4-ADFA otrzymuje się znanymi sposobami z mieszaniny 4-NODFA, 4-NO2DFA i 4-fenylazodifenyloaminy lub ich soli, przez rozcieńczenie rozpuszczalnikiem mieszaniny reakcyjnej i poddanie jej katalitycznej redukcji.
Następujące przykłady ilustrują wynalazek, ale w żaden sposób nie ograniczają jego zakresu określonego zastrzeżeniami.
PL 194 052 B1
Pr z y k ł a d 1. Wyniki reakcji aniliny z nitrobenzenem w warunkach beztlenowych, w układzie reakcyjnym składającym się z roztworu betainy i wodorotlenku potasowego w metanolu, w różnych temperaturach w zakresie 55 do 130°C
Aparatura stosowana do tej reakcji składała się z 100 ml trójszyjnej kolby z mieszadłem magnetycznym, termometru, wkraplacza i azeotropowej nasadki. Aparatura ta była podłączona do strumieniowej pompy wodnej.
W 6g metanolu rozpuszczono 3,5 g (84,02%) wodorotlenku potasowego (0,052 mol). Do roztworu dodano 6,1 g betainy (0,052 mol) i po ogrzaniu do 50°C, dodano 37,0 g aniliny (0,49 mol). Powietrze znajdujące się w aparaturze zastąpiono azotem i po ogrzaniu do temperatury reakcji najpierw oddestylowano metanol pod ciśnieniem 5,2 kPa i intensywnie mieszając dodano w czasie 1,5 godziny sumarycznie 6,4 g (0,052 mol) nitrobenzenu.
Mieszaninę reakcyjną pozostawiono do przereagowania na dalsze 3 godziny, następnie ją oziębiono, rozcieńczono metanolem i analizowano metodą wysokowydajnej chromatografii ciekłej. Wydajność komponentów reakcji obliczano w stosunku do ilości wprowadzonego do reakcji nitrobenzenu. Inne warunki reakcji i osiągnięte wyniki przedstawiono w tabeli 1.
Ta bel a 1
Temperatura (°C) Wydajność w stosunku do wprowadzonego nitrobenzenu (%)
4-NODFA 4-NO2DFA Azobenzen Fenazyna
55 18,2 10,0 8,5 -
70 33,3 18,7 7,3 1,4
90 40,3 23,1 28,0 2,9
130 22,2 22,2 44,1 9,3
Pr zy kł a d 2. Wyniki reakcji aniliny z nitrobenzenem, przy stosowaniu wodorotlenku litu, sodu, potasu i cezu w układzie reakcyjnym zawierającym wodorotlenek betainy
Układ reakcyjny przygotowano przez przereagowanie monohydratu betainy z wodorotlenkami metali alkalicznych. Stosując procedurę opisaną w przykładzie 1, w temperaturze 70°C przeprowadzono 3 identyczne reakcje, przy wykorzystaniu różnych kationów metali alkalicznych, podanych w tabeli 2.
T a b e l a 2
Kation Wydajność reakcji wyrażona % ilości wprowadzonego nitrobenzenu
4-NODFA 4-NO2DFA Azobenzen Fenazyna
Li+ 0,15 0,34 0,24 -
Na+ 24,70 31,10 31,60 10,90
K+ 36,00 16,30 13,80 -
Cs+ 39,10 17,60 10,80 9,80
P r z y k ł a d 3. Wyniki reakcji aniliny z nitrobenzenem w układzie reakcyjnym betainawodorotlenek sodowy w metanolu, w warunkach tlenowych
Do roztworu katalizatora zawierającego 0,066 mola betainy i 0,066 mola wodorotlenku sodowego w 15 g metanolu dodano 0,4 mola aniliny. Po ogrzaniu mieszaniny reakcyjnej do temperatury 70°C dodawano porcjami nitrobenzen w czasie 1,5 godziny. Metanol i wodę powstającą w wyniku reakcji pod zmniejszonym ciśnieniem stopniowo usuwano z mieszany reakcyjnej.
Po zakończeniu dodawania nitrobenzenu mieszaninę mieszano przez dalsze 3,5 godziny. Po rozcieńczeniu metanolem mieszaninę analizowano i otrzymano następujące wydajności produktów reakcji, wyrażone w % w stosunku do ilości nitrobenzenu wprowadzonego do mieszaniny reakcyjnej:
4-NODFA 26,3%; 4-NO2DFA 16,8%; 4-FADFA 5,1%; azobenzen 40,8%.
PL 194 052 B1
Pr z y k ł a d 4. Zmodyfikowana procedura, w której wszystkie komponenty reakcji wprowadzono na początku reakcji
W kolbie rozpuszczono 2,66 g (83,0 %) wodorotlenku potasowego w 5,0 ml wody, 5,31 g hydratu betainy, 24,1 g aniliny i dodano 4,83 g nitrobenzenu. W atmosferze azotu mieszaninę reakcyjną mieszano intensywnie w temperaturze 80°C przez 5 godzin. W czasie tego czasu ciśnienie w aparaturze stopniowo zmniejszono z 53 kPa do 2,6 kPa. Na zakończenie mieszaninę reakcyjną rozpuszczono w metanolu i analizowano metodą wysoko wydajnej chromatografii ciekłej. Konwersja nitrobenzenu wynosiła 75,6%, a wydajności poszczególnych produktów (w %) liczone w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu były następujące: 4-NODFA 35,7%; 4-NO2DFA 17,8%; 4-FADFA 0,12%; azobenzen 10,9%; fenazyna 1,25%.
Przykład 5. Reakcja aniliny z nadmiarem nitrobenzenu (jako rozpuszczalnikiem) w obecności układu reakcyjnego betaina-wodorotlenek potasowy, w warunkach beztlenowych
Do roztworu 3,38 g (83%) wodorotlenku potasowego w 3,0 ml wody dodano 6,85 g hydratu betainy i 26,8 g nitrobenzenu. W czasie 1,5 godziny w temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 20 kPa do mieszaniny reakcyjnej w atmosferze azotu dodawano porcjami 4,9 g aniliny. Po zakończeniu dodawania nitrobenzenu mieszaninę reakcyjną intensywnie mieszano przez dalsze 6 godzin. Po oziębieniu mieszaninę reakcyjną rozpuszczono w metanolu. Osiągnięto następujące wydajności, liczone w stosunku do ilości wprowadzonej do reakcji aniliny: 4-NODFA 1,5%; 4-NO2DFA 0,2%; azobenzen 2,5 %.
Przykład 6. Wpływ molowego stosunku betaina - wodorotlenek potasowy do nitrobenzenu na przebieg reakcji
Stosując procedurę podaną w przykładzie 1, przeprowadzono reakcje aniliny z nitrobenzenem przy stosunku molowym 7:1, z tym, że zmieniano stosunek molowy układu reakcyjnego do nitrobenzenu z 1:1 do 1,5:1. Układ reakcyjny był utworzony z hydratu betainy i wodorotlenku potasowego w stosunku molowym 1:1 w roztworze metanolu. Wyniki eksperymentów przedstawione w tabeli 3 pokazują wpływ wzrastających ilości mieszaniny układu reakcyjnego na wydajności reakcji i stopień konwersji nitrobenzenu.
Tabela 3
Stosunek molowy katalizatora do nitrobenzenu Konwersja nitrobenzenu Wydajności liczone w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu (%)
4-NODFA 4-NO2DFA 4-FADFA AB Fenazyna
1,1:1 89,1 58,6 14,6 0,2 17,0 1,3
1,2:1 91,6 63,0 14,1 0,2 14,6 1,1
1,3:1 93,6 66,1 12,9 0,2 13,9 1,6
1,5:1 95,6 71,5 12,8 0,3 13,2 2,5
Uwaga: użyty w tabeli skrót AB oznacza azobenzen
Przykład 7. Reakcja aniliny z nitrobenzenem w warunkach, w których woda (powstająca w wyniku reakcji i wprowadzana jako rozpuszczalnik) jest w sposób ciągły usuwana ze środowiska reakcji, zwłaszcza przez destylacje, w postaci azeotropu woda-anilina, podczas gdy próżnia w układzie stopniowo ulega zmniejszeniu
Do trójszyjnej kolby o objętości 500 ml wprowadzono 114,0 g (0,131 mol) 20% roztworu równoważnych ilości betainy i wodorotlenku potasowego i po ogrzaniu do temperatury 50°C oddestylowywano wodę pod zmniejszonym ciśnieniem, aż w kolbie pozostała krystaliczna papka.
Do mieszaniny reakcyjnej dodano 72,3 g aniliny (0,776 mol) i w atmosferze azotu i przy intensywnym mieszaniu w temperaturze 80°C dodano w czasie 1,5 godziny 13,5 g (0,1097 mola) nitrobenzenu. W czasie dodawania aniliny w kolbie utrzymywano ciśnienie 26 kPa i destylowano azeotrop woda-anilina. W czasie końcowego etapu reakcji, w którym mieszaninę reakcyjną mieszano przez dodatkowe 4,5 godziny, ciśnienie w aparaturze stopniowo zmniejszano od wyjściowego ciśnienia 26kPa do 4 kPa na końcu reakcji. Po oziębieniu, mieszaninę reakcyjną analizowano.
PL 194 052 B1
Osiągnięto 100% konwersję nitrobenzenu, z następującymi wydajnościami poszczególnych produktów (w %) (liczonymi w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu): 4-NODFA 82,1%; 4-NO2DFA 11,7%; azobenzen 11,6%;fenazynal,4%.
Przykład 8. Reakcja aniliny z nitrobenzenem w obecności układu reakcyjnego, którym był wodny roztwór N,N,N-tripodstawionego karboksylanu alkiloamoniowego o ogólnym wzorze
R4-CH-(N+R1R2R3)-(CH2)x-CO2(gdzie R1, R2, R3, R4, a parametr x podano w tabeli) i wodorotlenek potasowy w roztworze wodnym
Do mieszaniny wytworzonej z0,04 mola odpowiedniego podstawionego monohydratu betainy, 0,04 mola wodorotlenku potasowego (86,0%) i 5 ml wody dodano 0,26 mola aniliny. Pod ochronną atmosferą azotu, w temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 14 kPa,dodano porcjami do mieszaniny reakcyjnej w czasie 1,5 godziny sumarycznie 0,039 mola nitrobenzenu. Dla zakończenia reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano przez dalsze 4 godziny. Oznaczono stopień konwersji reakcji i wydajność półproduktów 4-ADFA (tj. 4-NODFA, 4-NO2DFA i 4-FADFA), obliczoną w stosunku do przereagowanego nitrobenzenu (tabela 4).
Tabela 4
Wartość parametrów
R1 R2 R3 R4 x Konwersja (%) Wydajność (%)
C6H5* CH3 CH3 H 0 42,3 11,2
n-C12H25 CH3 CH3 H 0 58,0 31,7
n-C8H17 CH3 CH3 H 0 87,2 50,0
C6H5-CH2* CH3 CH3 H 0 36,2 32,7
CH3 CH3 CH3 H 1 62,2 61,0
C2H5 C2H5 C2H5 H 0 55,8 52,1
CH3 CH3 CH3 H 5 60,4 48,3
CH3 CH3 CH3 CH3 0 35,2 25,8
* - przykład porównawczy
Przykład 9. Reakcja aniliny z nitrobenzenem w obecności układu reakcyjnego betaina-wodorotlenek potasowy, w warunkach beztlenowych
Do roztworu 5,8 g wodorotlenku potasowego i 11,9 g hydratu betainy (10% molowy nadmiar wstosunku do nitrobenzenu) dodano 48,2 g aniliny (7-krotny molowynadmiar w stosunku do nitrobenzenu) i mieszaninę reakcyjną ogrzano do temperatury 75°C. Powietrze w aparaturze zastąpiono azotem i intensywnie mieszając, w czasie 2 godzin dozowano porcjami nitrobenzen, przy początkowym ciśnieniu 26 kPa.
Reakcję kontynuowano przez dalsze 3 godziny, zmniejszając stopniowo ciśnienie do 6 kPa. Reakcję zatrzymano przez oziębienie i rozpuszczenie mieszaniny reakcyjnej w metanolu. Osiągnięto 96,7% konwersję nitrobenzenu i następujące wydajności (w %), w stosunku do wprowadzonego nitrobenzenu: półprodukty 4-ADFA 80,5%; azobenzen 11,0%; fenazyna 4,2%.
Przykład 10. Reakcja aniliny z nitrobenzenem w obecności układu reakcyjnego sulfonian propanotrimetyloamoniowy i wodorotlenek potasowy w roztworze wodnym
W temperaturze 80°C do roztworu katalizatora, składającego się z 0,0858 mola sulfonianu propanotrimetyloamoniowego i 0,0858 mola wodorotlenku potasowego w 6,6 ml wody, dodano 0,517 mola aniliny. Część wody oddestylowano pod zmniejszonym ciśnieniem (21 kPa) jako azeotrop, następnie w temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 26 kPa, intensywnie mieszając, w czasie 1,5 godziny porcjami dodano do mieszaniny reakcyjnej nitrobenzen. Powstała lepka mieszanina, którą mieszano przez dalsze 3 godziny. Mieszaninę tę rozcieńczono metanolem i poddano analizie. Konwersja nitrobenzenu wyniosła 71,1%. Wydajność produktów reakcji liczona w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu wynosiła (w %): półprodukty 4-ADFA 28,6%; azobenzen 7,2%; fenazyna 0,5%.
PL 194 052 B1
Pr z y k ł a d 11. Wpływ pomocniczych rozpuszczalników polarnych na reakcję aniliny z nitrobenzenem w obecności układu reakcyjnego betaina-wodorotlenek potasowy
Do wodnego roztworu betainy i wodorotlenku potasowego o molowym stosunku 1,2 mola do 1mola nitrobenzenu dodano 48,0 g aniliny i pod zmniejszonym ciśnieniem oddestylowano nadmiar wody. Dodano następnie 15 ml pomocniczego rozpuszczalnika i w obojętnej atmosferze przy zmniejszonym ciśnieniu (7 kPa), w temperaturze 70°C i przy intensywnym mieszaniu dodawano w czasie 1,5godziny nitrobenzen. Po dalszych 2 godzinach reakcję przerwano. Sumaryczny czas reakcji wynosił 3,5 godziny. Wyniki przedstawiono w tabeli 5.
Tabela 5
Rozpuszczalnik pomocniczy Konwersja nitrobenzenu, % Wydajność półproduktów 4-ADFA
- 41,1 36,5
DMSO 79,0 65,9
Poliglikol etylenowy 350 72,7 34,4
Dimetyloformamid 11,3 2,8
Glikol dietylenowy 72,2 34,4
P r z y k ł a d 12. Wpływ eteru koronowego jako czynnika przejścia fazowego na konwersję i wydajność reakcji
Warunki doświadczalne
Stosunek molowy anilina:nitrobenzen:betaina-KOH:18-dibenzokoronowy-6-eter = 7: 1:1,1: 0,1. Reakcja zachodziła w atmosferze obojętnej, w temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 7,3 kPa. Sumaryczny czas reakcji 6 godzin (tabela 6).
Tabela 6
Molowa ilość eteru koronowego Konwersja nitrobenzenu, % Wydajność w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu, %
NODFA 4-NO2DFA Azobenzene Fenazyna
0 92,8 65,0 14,9 16,3 1,3
0,1 97,7 68,3 13,2 15,7 2,1
P r z y k ł a d 13. Testowanie procedury polegające na dodawaniu porcjami roztworu betainy i wodorotlenku potasowego do mieszaniny reakcyjnej w warunkach tlenowych
W temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 8 kPa do mieszaniny 9,6 g nitrobenzenu i 48,0 g aniliny intensywnie mieszając dodawano porcjami w czasie 2 godzin roztwór, składający się z 6,0 g wodorotlenku potasowego (stężenie KOH 84%), 12,1 g betainy i 10,5 ml wody. Mieszanie kontynuowano przez dalsze 2 godziny i 45 minut z destylacją azeotropową. Po oziębieniu mieszaninę reakcyjną rozpuszczono w metanolu i poddano ją analizie. Przy 94,7% konwersji nitrobenzenu otrzymano następujące wydajności (w %), w stosunku do ilości nitrobenzenu wprowadzonego do reakcji: półprodukty 4-ADFA 76,6%; azobenzen 16,9%; fenazyna 1,2%. Zawartość m-metyloaniliny była niniejsza niż 0,05% (w stosunku do ilości wprowadzonej betainy).
P r z y k ł a d 14. Reakcja aniliny z nitrobenzenem w obecności układu reakcyjnego według wynalazku, pod normalnym ciśnieniem i bez oddestylowywania rozpuszczalnika z mieszaniny reakcyjnej, w warunkach beztlenowych
W atmosferze azotu, w temperaturze 75°C i pod ciśnienie normalnym, w czasie 2 godzin dodawano porcjami nitrobenzen (4,7 g) do mieszaniny reakcyjnej, składającej się z 24,0 g aniliny, 2,68 g
84% wodorotlenku potasowego, 5,5 g hydratu betainy i 3 g metanolu. Mieszaninę reakcyjną mieszano następnie przez dalsze 2 godziny, w temperaturze 80°C, pod chłodnicą zwrotną. Po oziębieniu i rozcieńczeniu metanolem mieszaninę poddano analizie. Osiągnięto 75,1% konwersji nitrobenzenu. Wy10
PL 194 052 B1 dajności (w %) w stosunku do wprowadzonego nitrobenzenu wynosiły: półprodukty 4-ADFA 57,0%; azobenzen 5,5%; fenazyna 1,8%.
Przykład 15. Wpływ polarności rozpuszczalników pomocniczych, tworzących mieszaniny azeotropowe z wodą, na przebieg reakcji nitrobenzenu z aniliną w warunkach beztlenowych
W temperaturze 80°C, w czasie 1,5 godziny dodawano porcjami 0,078 mola nitrobenzenu do mieszaniny reakcyjnej składającej się z 0,09 mola KOH (stężenie 84,0%), 0,09 mola hydratu betainy, 4ml wody, 0,51 mola aniliny i 15 ml pomocniczego rozpuszczalnika (określonego w tabeli 7). Zakończenie reakcji wymagało dalszych 4,5 godziny, przy czym ze środowiska reakcji w sposób ciągły usuwano wodę, w postaci azeotropu z rozpuszczalnikiem pomocniczym.
W doświadczeniu z 2-propanolem azeotrop oddestylowywano przez krótką kolumnę, pod ciśnieniem atmosferycznym. W doświadczeniu z pirydyną azeotrop destylowano pod zmniejszonym ciśnieniem 13,3 do 9,3 kPa.W doświadczeniu z cykloheksanem wodę usuwano w sposób ciągły jako azeotrop, za pomocą nasadki azeotropowej.
Wyniki podano w poniższej tabeli 7.
Tabela 7
Rozpuszczalnik pomocniczy Konwersja nitrobenzenu, % Wydajność w stosunku do wprowadzonego nitrobenzenu, %
NODFA 4-NO2DFA Azobenzen Fenazyna
2-propanol 95,5 65,8 7,1 17,2 1,3
pirydyna 100,0 62,2 21,9 14,0 1,9
cykloheksan 88,1 53,0 24,0 11,4 1,0
Przykład 16. Wpływ na reakcję aniliny z nitrobenzenem wywierany przez układ reakcyjny, składający się z wodnego roztworu betainy i wodorotlenku potasowego, przy różnych wzajemnych stosunkach molowych i przy różnych stosunkach do nitrobenzenu
Procedura reakcji jest analogiczna do opisanej w przykładzie 8. Wzajemne stosunki molowe betainy i KOH do l mola nitrobenzenu i uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 8.
Tabela 8
Molowa ilość KOH Molowa ilość betainy Konwersja nitrobenzenu, % Wydajność półproduktów 4-ADFA, %
0,22 0,22 21,8 20,7
0,60 0,60 53,4 48,1
0,80 1,00 82,0 73,7
1,00 0,20 34,8 12,1
1 0*** - 9,1 2,3
Przykład porównawczy, nie ma powiązania z niniejszym wynalazkiem
Przykład 17. Wpływ zawartości wody na reakcję aniliny z nitrobenzenem
Mieszaninę reakcyjną, składającą się z aniliny, nitrobenzenu, wodorotlenku potasowego, betainy iwody o wzajemnych stosunkach molowych podanych w tabeli 9, pozostawiono do przereagowania na 6 godzin, z intensywnym mieszaniem w temperaturze 80°C, pod ciśnieniem atmosferycznym w atmosferze azotu.
Po oziębieniu i rozcieńczeniu metanolem otrzymany roztwór analizowano i wyniki wyrażono jako stopień konwersji i wydajności, w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu.
Woda w mieszaninie reakcyjnej jest sumą wody powstającej w wyniku reakcji, wody zużytej do rozpuszczania substancji i wody wprowadzonej z surowcami i jej ilość jest wyrażona w molach na
1mol nitrobenzenu.
PL 194 052 B1
Tabela 9
Stosunki molowe we wprowadzanych surowcach Konwersja NB, % Wydajności w stosunku do ilości wpro-
wadzonego nitrobenzenu, %
NB Betaina-KOH Woda Anilina NODFA NO2DFA AB PHEN
1 1,2 2,05 7 85,0 46,0 21,9 24,9 0,7
1 1,2 4,25 7 61,2 51,7 8,8 11,5 0,9
1 1,2 8,80 7 1,4 0,6 0,5 0,1 -
Znaczenie symboli w tabeli: NB - nitrobenzen, AB - azobenzen; PHEN - fenazyna
Przykład 18. Wpływ różnych stosunków molowych wodorotlenków organicznych i nieorganicznych do betainy na kondensację aniliny z nitrobenzenem oraz -jednocześnie -wpływ betainy iwodorotlenku tetrametyloamoniowego (TMAH) na metylowanie aniliny do N-metyloaniliny (N-MAn) wynika w sposób oczywisty z wyników przedstawionych w tabeli 10
Siedmiokrotny molowy nadmiar aniliny dodano do przygotowanego wodnego roztworu indywidualnych komponentów układu reakcyjnego, składającego się z TMAH, betainy i wodorotlenku potasowego. Po azeotropowym oddestylowaniu wody, w czasie 1,5 godziny, w temperaturze 70°C i pod ciśnieniem 7,3 kPa dodano porcjami do mieszaniny reakcyjnej 0,95 mola nitrobenzenu. Reakcję zakończono podalszych 2 godzinach.
Wydajność (tabela 10) komponentów w produkcie reakcji obliczono w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu. Ilość N-metyloaniliny (N-MAn) wyrażono wprocentach molowych, w stosunku do ilości wprowadzonego TMAH.
Tabela 10
Molowe ilości substancji, mole Temperatura reakcji, °C Wydajność w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu, % N-MAn %
TMAH KOH Betaina NODFA NO2DF AB PHEN
1 - 1 75 86,9 8,5 3,7 0,70 < 0 ,05
1* - - 75 87,9 6,9 6,0 1,00 1,00
0,3 0,70 1 75 76,9 17,2 6,5 1,10 < 0,05
0,5 0,50 1 75 56,9 8,1 1,0 0,13 < 0,05
-** 1,15 1,15 75 64,6 14,3 12,2 1,33 < 0,05
* Przykład porównawczy, nie ma powiązania z niniejszym wynalazkiem ** Wyrażone w procentach molowych, w stosunku do ilości wprowadzonej betainy
Granica wykrywalności M-NAn stosowaną metodą wynosi 0,05 %.
Przykład 19
Mieszaninę reakcyjną otrzymaną zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 7 rozcieńczono przez dodanie 30% wagowych metanolu i dodano katalizator nikiel Raneya, w ilości 30% wagowych wwodzie (w stosunku do ilości nitrobenzenu wprowadzonego do reakcji). Reakcję przeprowadzano przez 7 minut w temperaturze 60°C, przy początkowym ciśnieniu 5 Mpa. Pobraną próbkę mieszaniny reakcyjnej analizowano na zawartość 4-ADFA.
Sumarycznawydajność w stosunku do wyjściowej zawartości 4-NODFA, 4-NO2DFA i 4-FADFA wynosiła 99,1%. Wydajność 4-ADFAw stosunku do ilości nitrobenzenu biorącego udział w reakcji wynosiła 88,5%.
Przykład 20. Wyjściowy roztwór mieszaniny reakcyjnej, z następczą obróbką mieszaniny poddanej kondensacji i wyodrębnianie powstałego 4-ADFA
Dla przeprowadzenia reakcji aniliny z nitrobenzenem w układzie reakcyjnym składającym się zroztworu octanu trimetyloamoniowego i wodorotlenku potasowego stosowano aparaturę składającą się z reaktora o objętości 250 l, zaopatrzonego w szybkie mieszadło, płaszcz termiczny ogrzewany
PL 194 052 B1 ciepłą wodą dla regulacji temperatury w reaktorze, wlot azotu pod powierzchnią mieszaniny reakcyjnej, chłodnicę skraplającą pary wydobywające się z reaktora i odbieralnik skroplin, stosowany jako rozdzielacz faz, zaopatrzony w przelew dla zawracania do obiegu fazy zawierającej anilinę z pewną zawartością nitrobenzenu, podczas gdy oddzielona faza wodna skroplin jest usuwana w sposób ciągły z rozdzielacza faz. Reaktor zaopatrzony był poza tym w termometr i regulator ciśnienia.
Do pomocniczego naczynia o objętości 50 l wprowadzono 19,1 l destylowanej wody i 12,8 kg stałego KOH zawierającego 86,5% KOH i po rozpuszczeniu zasady dodano 26,6 kg hydratu betainy. Po rozpuszczeniu wszystkich składników układ reakcyjny w postaci wodnego roztworu był gotowy do wykorzystania w reakcji.
Do reaktora wprowadzono 111,8 kg (1,2 kmola) aniliny i dodano 58,5 kg roztworu przygotowanego w sposób powyżej opisany. Reaktor zamknięto i przepuszczano azot, mieszając przez cały czas mieszaninę reakcyjną. Po zakończeniu przepuszczania azotu ciśnienie w reaktorze ustawiono na wartość absolutną 20 kPa i zawartość reaktora stopniowo ogrzano do temperatury 80°C. Po osiągnięciu tej temperatury rozpoczęto dodawanie porcjami 21,1 kg nitrobenzenu (0,17 kmol), z taką szybkością, aby cała ilość nitrobenzenu była wprowadzona w czasie 1,5 godziny. Oddestylowywany z reaktora azeotrop anilina-woda zbierano w odbieralniku, w którym następowało rozdzielenie fazy wodnej od fazy anilinowej.
Faza anilinowa zawierała pewną ilość nitrobenzenu i z tego powodu była okresowo zawracana do reaktora kondensacji, w czasie całego eksperymentu. Po zakończeniu dodawania nitrobenzenu ciśnienie w reaktorze stopniowo zmniejszano do wartości 14 kPa i mieszanina reakcyjna przereagowywała pod tym ciśnieniem i w temperaturze 80°C przez 1,5 godziny.
Następnie ciśnienie stopniowo zmniejszono do 8 kPa i pod tym ciśnieniem mieszanina reakcyjna przereagowywała przez 1,5 godziny. Wreszcie ciśnienie w reaktorze zmniejszono do wartości 4 kPa i zezwolono mieszaninie przereagować do zakończenia reakcji w czasie 1,5 godziny. Na zakończenie mieszaninę oziębiono do 40°C, dodano około 15% metanolu, opróżniono reaktor i zważono mieszaninę reakcyjną.
Analiza tej mieszaniny wykazała, że nastąpiła 100% konwersja nitrobenzenu, przy czym osiągnięto następujące wydajności (w %) poszczególnych komponentów reakcji (liczone w stosunku do ilości wprowadzonego nitrobenzenu): 4-NODFA 77,0%; 4-NO2DFA 14,3%; 4-fenylazodifenyloamina 0,21%; azobenzen 9,6%; fenazyna 1,3%.
Uwaga: zawartość N-metyloaniliny była mniejsza niż 0,05%, w stosunku do wprowadzonej ilości betainy.
Mieszaninę reakcyjną z reakcji kondensacji rozcieńczano metanolem w taki sposób, aby jego zawartość w rozcieńczonej mieszaninie kondensacyjnej wynosiła 30% wagowych, przy czym mieszaninę tę uwodorniano w warunkach podanych w przykładzie 19. Pobraną próbkę mieszaniny reakcyjnej analizowano na zawartość 4-ADFA.
Sumaryczna wydajność 4-ADFA, w stosunku do wyjściowej zawartości 4-NODFA, 4-NO2DFA i 4-FADFA, wynosiła 99,2%. Wydajność 4-ADFA w uwodornionej mieszaninie, w stosunku do nitrobenzenu biorącego udział w reakcji, wynosiła 89,9%.
Po zakończeniu uwodornienia katalityczny nikiel Raneya odfiltrowano, przemyto metanolem i wodą destylowaną. Rozwory używane do przemywania dodano do uwodornionej mieszaniny. Metanol oddestylowano z rozcieńczonej uwodornionej mieszaniny, przy ciśnieniu absolutnym 35 kPa i w temperaturze 60 do 70°C.
Po oddestylowaniu metanolu uwodornioną mieszaninę rozdzielono na fazę wodną i organiczną, przy czym fazę organiczną po jej oddzieleniu ponownie ekstrahowano wodą destylowaną i rozdzielano fazy. Dla ułatwienia rozdzielenia faz, do fazy organicznej dodawano małą ilość toluenu. Pozostałości fazy organicznej usuwano ekstrakcją toluenem, który następnie łączono z fazą organiczną.
Potraktowana w ten sposób faza wodna stanowiła układ reakcyjny, który stosowano w poniżej opisanym eksperymencie (przykład 21).
Anilinę i małą część przedgonu oddestylowano z fazy organicznej uwodornionej mieszaniny pod ciśnieniem 2 do 3 kPa i w temperaturze 70 do 180°C. Pozostałość w warniku była surową 4-ADFA zawierającą 1,6% wagowych fenazyny, poddawaną następnie rektyfikacji na wydajnej kolumnie próżniowej. Otrzymano destylowaną 4-ADFA, zawierającą 99,3% substancji aktywnej, przy czym wydajność destylowanej 4-ADFA, w stosunku do nitrobenzenu biorącego udział w reakcji, wynosiła 86,4%.
Ta część nitrobenzenu, która przereagowała w reakcji kondensacji z azobenzenem była redukowana do aniliny. Manifestowało się to w korzystnym zbilansowaniu recyklizowanej aniliny w czasie
PL 194 052 B1 procedury wytwarzania 4-ADFA (kondensacja, uwodornienie, rektyfikacja 4-ADFA), gdzie więcej aniliny było odzyskiwane niż odpowiadało do zużyciu na tworzenie 4-ADFA.
Przykład 21. Wykorzystanie recyklizowanego układu reakcyjnego w reakcji kondensacji
Sposób kondensacji aniliny z nitrobenzenem był taki, jaki opisano w przykładzie 20, przy czym recyklizowany układ reakcyjny wprowadzano do reaktora z aniliną, tj. odpowiednia ilość poddanej obróbce fazy wodnej z procesu utwardzania (przykład 20) tak, że molowy stosunek katalizator : nitrobenzen wynosił 1,15.
Po zakończeniu procesu kondensacji pobrano próbkę mieszaniny reakcyjnej. Zgodnie z wynikami analizy konwersja nitrobenzenu wynosiła 95,5%, przy następujących wydajnościach (w %) poszczególnych komponentów reakcji (w stosunku do wprowadzonej ilości nitrobenzenu): 4-NODFA 73,5%; 4-NO2DFA 13,5%; 4-fenylazodifenyloamina 0,17%; azobenzen12,6%; fenazyna 1,2%.
Uwaga: zawartość N-metyloaniliny była mniejsza niż 0,05%, w stosunku do wprowadzonej ilości betainy.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1.Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy przez pośrednie wytwarzanie 4-nitrodifenyloaminy i/lub 4-nitrozodifenyloaminy, i/lub ich soli, w reakcji aniliny z nitrobenzenem w środowisku ciekłym, temperaturze 50 do 130°C, pod ciśnieniem normalnym lub zmniejszonym, w atmosferze obojętnej lub w obecności tlenu atmosferycznego, z następującym po tym uwodornieniem związków pośrednich 4-nitrodifenyloaminy i/lub 4-nitrozodifenyloaminy i produktów ubocznych oraz przez wyodrębnianie 4-aminodifenyloaminy i produktów ubocznych, jak również ponowne przetworzenie nieprzekształconych surowców, znamienny tym, że reakcję aniliny z nitrobenzenem przeprowadza się wukładzie reakcyjnym zawierającym roztwór soli tworzącej jony obojnacze o ogólnym wzorze:
    (R1R2R3)N+-CHR4-(CH2)X-Y i co najmniej jeden wodorotlenek o ogólnym wzorze Z +OH- gdzie
    R1 i R2 oznacza rodnik wybrany z grupy obejmującej metyl, etyl, propyl, butyl, pentyl, heksyl, heptyl, oktyl, nonyl, decyl, undecyl oraz dodecyl,
    R3 oznacza metyl, etyl,
    R4 oznacza atom wodoru lub metyl, x oznacza liczbę całkowitą 0do 5,
    Y- oznacza CO2-, SO3- oraz
    Z+ oznacza kation wybrany z grupy obejmującej Na, K, Cs lub kation tetraalkiloamoniowy, gdzie alkil obejmuje od 1 do 4 atomów węgla;albo w którym stosunek aniliny do nitrobenzenu układzie reakcyjnym wynosi od 4,5:1 do 9,5:1, ilość soli tworzącej jony obojnacze, jak i ilość wodorotlenku jest przynajmniej równoważna ilości nitrobenzenu wprowadzonego do reakcji, w której powstaje 4-nitrozofenyloamina i/lub 4-nitrodifenyloamina, zktórych po uwodornieniu otrzymuje się 4-ADFA, a po reakcji co najmniej 50% mieszaniny reakcyjnej jest poddawana ponownemu przetworzeniu.
  2. 2.Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję przeprowadza się w obecności soli tworzących jony obojnacze o ogólnym wzorze (R1R2R3)N+-CHR4-(CH2)X-Y- i co najmniej jednego wodorotlenku o ogólnym wzorze Z +OH- gdzie R1, R2 i R3 oznacza metyl, R4 oznacza atom wodoru, x oznacza liczbę 0, Y' oznacza CO2-, a Z+ oznacza kation potasowy i/lub kation tetraalkiloamoniowy, gdzie alkil obejmuje od 1do 4 atomów węgla,
  3. 3.Sposób według zastrz. 1albo 2, znamienny tym, że Z+ oznacza kation potasowy i/lub kation tetraalkiloamoniowy o liczbie atomów węgla w grupie alkilowej 1do 4.
    PL 194 052 B1
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że środowisko reakcji jest tworzone oddzielnie i/lub tworzone jest in situw układzie reakcyjnym z wyjściowych surowców.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że układ reakcyjny powstaje:
    (a) z wody;
    (b) z co najmniej jednego związku organicznego, wybranego spośród aniliny, pirydyny, toluenu, ksylenu, cykloheksanu i alkoholi alifatycznych o 1 do 4 atomach węgla w cząsteczce;
    (c) albo z wody i co najmniej jednego związku organicznego, wybranego spośród aniliny, pirydyny, toluenu, ksylenu, cykloheksanu i alkoholi alifatycznych o 1 do 4 atomach węgla w cząsteczce.
PL99348867A 1998-12-11 1999-04-29 Sposob wytwarzania 4-aminodifenyloaminy PL194052B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK1714-98A SK283209B6 (sk) 1998-12-11 1998-12-11 Spôsob prípravy 4-aminodifenylamínu
PCT/SK1999/000010 WO2000035853A1 (en) 1998-12-11 1999-04-29 Method of preparation of 4-aminodiphenylamine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL348867A1 PL348867A1 (en) 2002-06-17
PL194052B1 true PL194052B1 (pl) 2007-04-30

Family

ID=20434774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL99348867A PL194052B1 (pl) 1998-12-11 1999-04-29 Sposob wytwarzania 4-aminodifenyloaminy

Country Status (21)

Country Link
US (1) US6388136B1 (pl)
EP (1) EP1137624B1 (pl)
JP (1) JP2002532455A (pl)
KR (1) KR100478688B1 (pl)
CN (1) CN1191229C (pl)
AT (1) ATE257146T1 (pl)
AU (1) AU762752B2 (pl)
BR (1) BR9916054B1 (pl)
CA (1) CA2354129C (pl)
CZ (1) CZ298635B6 (pl)
DE (1) DE69913989T2 (pl)
ES (1) ES2214031T3 (pl)
ID (1) ID29355A (pl)
IL (1) IL143518A (pl)
MX (1) MXPA01005881A (pl)
MY (1) MY125604A (pl)
PL (1) PL194052B1 (pl)
RU (1) RU2224741C2 (pl)
SK (1) SK283209B6 (pl)
UA (1) UA56354C2 (pl)
WO (1) WO2000035853A1 (pl)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5117063A (en) 1991-06-21 1992-05-26 Monsanto Company Method of preparing 4-aminodiphenylamine
SK283209B6 (sk) * 1998-12-11 2003-03-04 Duslo, A. S. Spôsob prípravy 4-aminodifenylamínu
BR0211391B1 (pt) * 2001-07-23 2013-05-14 processo para preparaÇço de 4-aminodifenilaminas.
US6395933B1 (en) * 2001-07-23 2002-05-28 Flexsys America, L.P. Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates
KR100899661B1 (ko) * 2002-10-22 2009-05-27 엘지디스플레이 주식회사 반투과형 액정표시장치
US7183439B2 (en) 2002-12-10 2007-02-27 Flexsys America L.P. Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates
ATE526305T1 (de) * 2003-07-04 2011-10-15 Jiangsu Sinorgchem Tech Co Ltd Verfahren zur herstellung von 4-aminodiphenylamin
WO2005003078A1 (fr) * 2003-07-04 2005-01-13 Shi, Guangqiang Procede de preparation de 4-aminodiphenylamine
US8486223B2 (en) * 2003-07-04 2013-07-16 Jiangsu Sinorgchem Technology Co., Ltd. Falling film evaporator
US8686188B2 (en) 2003-07-04 2014-04-01 Jiangsu Sinorgchem Technology Co., Ltd. Process for preparing 4-aminodiphenylamine
KR100621310B1 (ko) 2005-05-16 2006-09-06 금호석유화학 주식회사 4-아미노디페닐아민의 제조방법
CN100363330C (zh) * 2005-05-20 2008-01-23 中国石油天然气集团公司 一种提高4-氨基二苯胺产率的方法
US7683017B2 (en) * 2007-06-20 2010-03-23 Chevron Oronite Company Llc Synergistic lubricating oil composition containing a mixture of a nitro-substituted diarylamine and a diarylamine
CN102259029B (zh) 2010-05-24 2014-12-10 江苏圣奥化学科技有限公司 固体碱催化剂
CN102372640A (zh) * 2010-08-20 2012-03-14 中国石油化工集团公司 一种制备4-硝基二苯胺和4-亚硝基二苯胺的方法
RU2553984C2 (ru) * 2013-02-28 2015-06-20 Олег Александрович ГОДЗОЕВ Способ получения 4-аминодифениламина и его алкилированных производных
CN109734606B (zh) * 2019-02-27 2021-09-03 青岛科技大学 一种延长芳胺类抗氧剂制备用加氢催化剂寿命的方法
CN113527111B (zh) * 2020-04-10 2023-09-15 中国石油化工股份有限公司 一种常压缩合制备rt培司的方法
JP7617556B2 (ja) 2021-01-15 2025-01-20 学校法人甲南学園 有機化学反応に使用される水系反応溶媒

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB713622A (en) * 1951-12-05 1954-08-11 Du Pont Process for the preparation of aromatic parahydroxyamines
US5117063A (en) * 1991-06-21 1992-05-26 Monsanto Company Method of preparing 4-aminodiphenylamine
US5252737A (en) * 1992-05-22 1993-10-12 Monsanto Company Process for preparing N-aliphatic substituted p-phenylenediamines
US5451702A (en) * 1993-04-26 1995-09-19 Monsanto Company Process for preparing substituted aromatic amines
DE19600722A1 (de) 1996-01-11 1997-07-17 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten 4-Aminodiphenylaminen
SK283209B6 (sk) * 1998-12-11 2003-03-04 Duslo, A. S. Spôsob prípravy 4-aminodifenylamínu

Also Published As

Publication number Publication date
CN1191229C (zh) 2005-03-02
UA56354C2 (uk) 2003-05-15
IL143518A (en) 2004-12-15
DE69913989T2 (de) 2004-12-09
CA2354129C (en) 2009-01-06
SK283209B6 (sk) 2003-03-04
ATE257146T1 (de) 2004-01-15
ES2214031T3 (es) 2004-09-01
ID29355A (id) 2001-08-23
PL348867A1 (en) 2002-06-17
MY125604A (en) 2006-08-30
BR9916054B1 (pt) 2009-08-11
JP2002532455A (ja) 2002-10-02
KR100478688B1 (ko) 2005-03-24
CN1330627A (zh) 2002-01-09
SK171498A3 (en) 2000-07-11
DE69913989D1 (de) 2004-02-05
US6388136B1 (en) 2002-05-14
CA2354129A1 (en) 2000-06-22
AU762752B2 (en) 2003-07-03
KR20010082330A (ko) 2001-08-29
US20020045779A1 (en) 2002-04-18
WO2000035853A1 (en) 2000-06-22
MXPA01005881A (es) 2003-07-21
RU2224741C2 (ru) 2004-02-27
CZ298635B6 (cs) 2007-12-05
CZ20011989A3 (cs) 2001-11-14
IL143518A0 (en) 2002-04-21
AU4179699A (en) 2000-07-03
BR9916054A (pt) 2001-09-04
EP1137624A1 (en) 2001-10-04
EP1137624B1 (en) 2004-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL194052B1 (pl) Sposob wytwarzania 4-aminodifenyloaminy
CA2332372C (en) Process for preparing 4-aminodiphenylamines
AU2002315530B2 (en) Process for preparing 4-aminodiphenylamine
US6583320B2 (en) Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates
AU2002315530A1 (en) Process for preparing 4-aminodiphenylamine
US5840982A (en) Process for preparing para-phenylenediamine derivatives
US3435074A (en) Process for producing nitrodiarylamines
JP5588130B2 (ja) メチレンビス(ベンゾトリアゾリルフェノール)化合物の製造方法
US4965362A (en) Joint preparation of 3-dialkylaminopropionitriles, bis-(2-cyanoethyl) ether and, if desired, ethylene-cyanohydrin
EP3154923A1 (en) Process for the preparation of 4-aminodiphenylamine precursors
JPH0229067B2 (pl)
SK172898A3 (en) Process for the preparation of secondary diarylamines
JP2001048839A (ja) カルバメート類の製造方法