PL206080B1 - Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy - Google Patents

Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy

Info

Publication number
PL206080B1
PL206080B1 PL374267A PL37426702A PL206080B1 PL 206080 B1 PL206080 B1 PL 206080B1 PL 374267 A PL374267 A PL 374267A PL 37426702 A PL37426702 A PL 37426702A PL 206080 B1 PL206080 B1 PL 206080B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
nitrobenzene
aniline
derivative
hydroxide
aminodiphenylamine
Prior art date
Application number
PL374267A
Other languages
English (en)
Other versions
PL374267A1 (pl
Inventor
Ii Ralph Dale Triplett
Roger Keranen Rains
Original Assignee
Flexsys America Lp
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
Priority claimed from US09/911,058 external-priority patent/US6395933B1/en
Application filed by Flexsys America Lp filed Critical Flexsys America Lp
Publication of PL374267A1 publication Critical patent/PL374267A1/pl
Publication of PL206080B1 publication Critical patent/PL206080B1/pl

Links

Classifications

    • 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
    • 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

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)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

Opis wynalazku
PODSTAWA WYNALAZKU
1. Dziedzina wynalazku
Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania 4-aminodifenyloaminy.
2. Stan techniki
4-aminodifenyloaminy są szeroko stosowane jako związki przejściowe do wytwarzania alkilowanych pochodnych mających zastosowanie jako antyozonanty i przeciwutleniacze, jako stabilizatory dla monomerów i polimerów, oraz do różnych innych specjalistycznych celów. Przykładowo, w wyniku redukcyjnego alkilowania 4-aminodifenyloaminy (4-ADPA) ketonem metylowoizobutylowym uzyskuje się N-(1,3-dimetylobutylo)-N'-fenylo-p-fenylenodiaminę, która jest przydatna jako antyozonant do ochrony różnych produktów kauczukowych.
Pochodne 4-aminodifenyloaminy można wytworzyć różnymi sposobami. Atrakcyjnym sposobem syntezy jest reakcja ewentualnie podstawionej aniliny z ewentualnie podstawionym nitrobenzenem w obecnoś ci zasady, na przykł ad jak ujawniono w patencie USA nr 5,608,111 (na rzecz Sterna i in.) oraz w patencie USA nr 5,739,403 (na rzecz Reinartza i in.).
W patencie USA nr 5,608,111 opisano sposób wytwarzania ewentualnie podstawionej 4-ADPA, w którym w pierwszym etapie ewentualnie podstawioną anilinę i ewentualnie podstawiony nitrobenzen poddaje się reakcji (sprzęga się) w obecności zasady. W przykładach wytwarzania anilinę i nitrobenzen poddaje się reakcji w obecności wodorotlenku tetrametyloamoniowego, a wodę i anilinę usuwa się na drodze azeotropowej destylacji podczas reakcji sprzęgania.
W publikacji mię dzynarodowego zgł oszenia patentowego WO 00/35853 ujawniono sposób wytwarzania przejściowych 4-aminodifenyloamin przez reakcję aniliny z nitrobenzenem w ciekłym ośrodku reakcyjnym, który składa się z roztworu soli rzeczywistych jonów obojnaczych z wodorotlenkami. Jako przykład podano kombinację wodorotlenku potasu i hydratu betainy. Reakcję można prowadzić w obecnoś ci wolnego tlenu.
W publikacji EP 566 783 opisano sposób wytwarzania 4-nitrodifenyloaminy przez reakcj ę nitrobenzenu z aniliną w ośrodku stanowiącym polarny aprotonowy rozpuszczalnik w silnie alkalicznym układzie reakcyjnym. Stosowano katalizator przeniesienia fazowego, taki jak wodorosiarczan tetrabutyloamoniowy. Jak podano w tej publikacji, w celu uniknięcia niepożądanych reakcji ubocznych spowodowanych utlenianiem, reakcję tę należy prowadzić w atmosferze wolnej od tlenu.
W patencie USA nr 5,117,063 i w publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO 01/14312 ujawniono sposoby wytwarzania 4-nitrodifenyloaminy i 4-nitrozodifenyloaminy z zastosowaniem nieorganicznej zasady z eterem koronowym i katalizatora przeniesienia fazowego.
W patencie USA nr 5,453,541 ujawniono, ż e w beztlenowym lub tlenowym sposobie wytwarzania jednej lub więcej przejściowych 4-ADPA, w którym do reaktywnego kontaktu doprowadza się podstawioną pochodną aniliny i nitrobenzen, do zaabsorbowania nadmiaru wody można stosować zewnętrzny środek osuszający, taki jak bezwodny siarczan sodu.
Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie lepszego sposobu wytwarzania jednej lub więcej przejściowych 4-ADPA, przez reakcję aniliny i nitrobenzenu w obecności mocnej zasady i katalizatora przeniesienia fazowego, lub w obecności zasady organicznej i soli nieorganicznej lub soli organicznej z metalem.
STRESZCZENIE WYNALAZKU
Zgodnie z krótkim streszczeniem, w jednym z wykonań wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionych pochodnych, obejmującego etapy:
(a) doprowadzenia do reaktywnego kontaktu aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, (b) wytworzenia związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, w reaktorze i w odpowiednim czasie, w warunkach odpowiedniego ciśnienia i temperatury, w obecności mieszaniny obejmują cej mocną zasadę, katalizator przeniesienia fazowego wybrany z grupy związków określonych wzorem:
[(R4)e-Y-(RiR2R3N+)]cX-ab I (Z)d
PL 206 080 B1 w którym R1, R2 i R3 są takie same lub róż ne i są wybrane spoś ród prostoł a ń cuchowych lub rozgałęzionych grup C1 do C20 alkilowych, (R4)e oznacza wodór dla e = 0, R4 oznacza R1R2R3N+ dla e = 1 lub 2, Y oznacza alkil, aryl, alkiloaryl lub benzyl i ich podstawione pochodne, Z oznacza hydroksyl lub halogen,
X oznacza anionową resztę , która tworzy fluorek, chlorek, wodorotlenek, siarczan, wodorosiarczan, octan, mrówczan, azotan, fosforan, wodorofosforan, diwodorofosforan, szczawian, węglan, boran, winian, cytrynian, malonian oraz mieszaniny tych związków, przy czym a = wartościowość anionowej reszty (1, 2 albo 3), b i c oznaczają liczby całkowite o wartości 1, 2 lub 3, a d oznacza liczbę całkowitą 0 do 4 z wytworzeniem związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy; i utleniacz, wybrany spośród nadtlenku i powietrza, przy czym gdy utleniaczem jest powietrze, wprowadza się je tylko przez część czasu, w którym poddaje się reakcji anilinę i nitrobenzen; oraz (c) redukcji związku przejściowego z etapu (b) z wytworzeniem 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej.
W drugim wykonaniu wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionych pochodnych, obejmującego etapy:
(a) doprowadzenia do reaktywnego kontaktu aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, (b) wytworzenia związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, w reaktorze i w odpowiednim czasie, w warunkach odpowiedniego ciśnienia i temperatury, w obecności mieszaniny obejmują cej mocną zasadę, która pełni również funkcję katalizatora przeniesienia fazowego, wybraną z grupy związków przedstawionych wzorem:
[(R4)e-Y-(RlR2R3N+)]c(OH)b II (Z)d w którym R1, R2 i R3 są takie same lub różne i są wybrane spośród prostołańcuchowych lub rozgałęzionych grup C1 do C20 alkilowych, (R4)e oznacza wodór dla e = 0, R4 oznacza R1R2R3N+ dla e = 1 lub 2, Y oznacza alkil, aryl, alkiloaryl lub benzyl i ich podstawione pochodne, Z oznacza hydroksyl lub halogen, b i c oznaczają liczby całkowite o wartości 1, 2 lub 3, d oznacza liczbę całkowitą o wartoś ci 0 do 4; i utleniacz, wybrany spoś ród nadtlenku i powietrza, przy czym gdy utleniaczem jest powietrze, wprowadza się je tylko przez część czasu, w którym poddaje się reakcji anilinę i nitrobenzen; oraz (c) redukcji związku przejściowego z etapu (b) z wytworzeniem 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej.
W trzecim wykonaniu wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej, obejmującego etapy:
(a) doprowadzenia do reaktywnego kontaktu aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, (b) wytworzenia związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, w reaktorze i w odpowiednim czasie, w warunkach odpowiedniego ciś nienia i temperatury, w obecnoś ci mieszaniny obejmują cej nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem, albo mieszaninę tych soli, zawierających kation, który byłby odpowiedni jako kation mocnej nieorganicznej zasady, jedną lub więcej niż jedną organiczną zasadę wybraną z grupy związków określonych wzorem:
[(R4)e-Y-(RiR2R3N+)]cX-ab III (Z)d w którym R1, R2 i R3 są takie same lub różne i są wybrane spośród prostołańcuchowych lub rozgałęzionych grup alkilowych zawierających od 1 do około 20 atomów węgla, e oznacza liczbę całkowitą o wartości 0, 1, 2 lub 3, (R4)e oznacza wodór dla e = 0, R4 oznacza R1R2R3N+ dla e = 1, 2 lub 3,
X oznacza anion zdolny do odszczepienia protonu od atomu azotu aniliny lub pochodnej aniliny, Y oznacza alkil, aryl, alkiloaryl lub benzyl i ich podstawione pochodne, Z oznacza hydroksyl lub halogen, przy czym a = wartościowości reszty anionowej i oznacza liczbę całkowitą 1, 2, 3 lub 4, b i c oznaczają liczby całkowite o wartości 1, 2, 3 lub 4, a d oznacza liczbę całkowitą o wartości 0, 1, 2, 3
PL 206 080 B1 lub 4; i utleniacz, wybrany spośród nadtlenku i powietrza, przy czym gdy utleniaczem jest powietrze, wprowadza się je tylko przez część czasu, w którym poddaje się reakcji anilinę i nitrobenzen, a mieszanina ta nie obejmuje produktu reakcji betainy i mocnej zasady nieorganicznej;
(c) redukcji związku przejściowego z etapu (b) z wytworzeniem 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej.
W innych wykonaniach niniejszego wynalazku podano szczegóły dotyczące mieszanin reakcyjnych i stosunków składników, zwłaszcza katalizatorów przeniesienia fazowego i zwłaszcza mocnych zasad, z których wszystkie ujawniono w omówieniach każdego aspektu niniejszego wynalazku.
SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU
Przykładem podstawionego i wielofunkcyjnego katalizatora przeniesienia fazowego, który odpowiada powyższemu wzorowi I, jest dichlorek (2S,3S)-bis(trimetyloamonio)-1,4-butanodiolu. Innymi skutecznymi katalizatorami, które odpowiadają wzorowi I, oprócz wymienionych w następujących przykładach, mogą być katalizatory opisane w literaturze, na przykład w publikacji CM. Stark i C. Liotta, Phase Transfer Catalysis, Principles and Techniques, Academic Press, 1978 i W.E. Keller, FlukaCompendium, vol, 1,2,3, Georg Thieme Verlag, Nowy Jork, 1986, 1987, 1992.
Przykładem podstawionej i wielofunkcyjnej zasady organicznej, która jest zgodna z powyższymi wzorami II i III, jest diwodorotlenek (2S,3S)-bis(trimetyloamonio)-1,4-butanodiolu. Inne skuteczne zasady organiczne odpowiadające wzorom II i III, oprócz wymienionych w następujących przykładach, mogą pochodzić od powyższych katalizatorów przeniesienia fazowego, w których anion zastąpiono anionem wodorotlenkowym lub innym odpowiednim anionem.
Katalizatory przeniesienia fazowego, znane lub uważane za szczególnie skuteczne w sposobie według wynalazku, obejmują chlorek tetrametyloamoniowy, fluorek tetrametyloamoniowy, wodorotlenek tetrametyloamoniowy, węglan bis-tetrametyloamoniowy, mrówczan tetrametyloamoniowy i octan tetrametyloamoniowy; wodorosiarczan tetrabutyloamoniowy i siarczan tetrabutyloamoniowy; chlorek metylotributyloamoniowy; oraz wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy (Triton B), chlorek trikaprylometyloamoniowy (Aliquat 336), chlorek tetrabutyloamoniowy, azotan tetrametyloamoniowy, chlorek cetylotrimetyloamoniowy i wodorotlenek choliny.
Katalizatory przeniesienia fazowego według wynalazku mają kilka zalet w porównaniu z eterami koronowymi, takimi jak 18-korona-6, które opisano jako skuteczne z wodorotlenkami metali alkalicznych, w publikacjach takich jak patent USA nr 5,117,063 i międzynarodowe zgłoszenie patentowe WO 01/14312, omówione powyżej. Najbardziej oczywistymi wadami eterów koronowych są wysoki koszt początkowy i wysoka toksyczność. Ponadto, większość eterów koronowych ma złą rozpuszczalność w wodzie, a zatem niemożliwe jest i odzyskanie i zawrócenie do obiegu ze strumieniem wodnego roztworu zasady. Co więcej, temperatury wrzenia eterów koronowych są zbyt wysokie, a zatem nie można ich odzyskać przez destylację bez dodatkowego etapu destylacji. Nawet klasa eterów o dobrej rozpuszczalności w wodzie, ma również dobrą rozpuszczalność w substancjach organicznych, a zatem będą wysokie straty w związku z przechodzeniem do strumienia produktu organicznego. W końcu, etery koronowe są znanymi środkami chelatującymi, a zatem istnieje prawdopodobieństwo niedopuszczalnych strat drogiego katalizatora uwodorniania opartego na metalu z uwagi na tworzenie kompleksu z eterem koronowym.
W sposobie według wynalazku stosunek molowy katalizatora przeniesienia fazowego do reagenta, nitrobenzenu, korzystnie mieści się w zakresie od 0,05:1 do 1,2:1.
W sposobie według wynalazku można również stosować organiczną zasadę i nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem, jak opisano powyżej w trzecim wykonaniu. Jako organiczną zasadę stosuje się zasadę określoną wzorem III.
Organiczne zasady, znane lub uważane za szczególnie skuteczne w drugim i trzecim wykonaniu, obejmują czwartorzędowe wodorotlenki amoniowe wybrane z grupy obejmującej, ale nie wyłącznie, wodorotlenek tetrametyloamoniowy, wodorotlenek tetrabutyloamoniowy, wodorotlenek metylotributyloamoniowy, wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy (Triton B), wodorotlenek trikaprylometyloamoniowy, wodorotlenek cetylotrimetyloamoniowy i wodorotlenek choliny, oraz równoważne im czwartorzędowe alkoholany amoniowe, octany, węglany, wodorowęglany, cyjanki, związki fenolanowe, fosforany, wodorofosforany, podchloryny, borany, wodoroborany, diwodoroborany, siarczki, krzemiany, wodorokrzemiany, diwodorokrzemiany i triwodorokrzemiany.
Określenie „mocna nieorganiczna zasada, stosowane w odniesieniu do znaczenia kationu soli nieorganicznej lub organicznej soli z metalem, oznacza zasadę, która jest zdolna do odszczepienia protonu od atomu azotu aniliny lub pochodnej aniliny, i może obejmować każdą zasadą o pKb poniżej
PL 206 080 B1 około 9,4, co jest wartością pKb dla aniliny. Różne pochodne aniliny mogą mieć różne wartości pKb, ale zgodnie z ogólną zasadą stosuje się pochodne o wartości pKb około 9,4. Zasada korzystnie ma wartość pKb poniżej około 7,4.
Określenie „zdolny do odszczepienia protonu od atomu azotu aniliny lub pochodnej aniliny, jak stosowane w odniesieniu do anionu „X we wzorze III, oznacza anion o wartościach pKb podanych powyżej dla mocnej zasady nieorganicznej.
Oprócz wodorotlenku, możliwe aniony „X we wzorze III obejmują: alkoholan (pKb <1), octan (pKb = 9,25), węglan (pKb = 3,75), wodorowęglan (pKb = 7,6), cyjanek (pKb = 4,7), związek fenolowy (pKb = 4,1), fosforan (pKb = 1,3), wodorofosforan (pKb = 6,8), podchloryn (pKb = 6,5), boran (pKb < 1), wodoroboran (pKb < 1), diwodoroboran (pKb 4,7), siarczek (pKb = 1,1), krzemian (pKb = 2), wodorokrzemian (pKb = 2), diwodorokrzemian (pKb = 2,2) i triwodorokrzemian (pKb = 4,1).
Aczkolwiek anilina najskuteczniej sprzęga się z nitrobenzenem, niektóre pochodne aniliny, obejmujące amidy, takie jak formanilid, fenylomocznik i karbanilid, jak również tiokarbanilid, mogą być stosowane zastępczo do wytwarzania przejściowych 4-ADPA.
Aczkolwiek reagenty stosowane w sposobie według wynalazku określa się jako „anilinę i „nitrobenzen, i gdy wytwarza się 4-ADPA reagentami tymi są rzeczywiście anilina i nitrobenzen, należy rozumieć, że reagenty takie obejmują również podstawioną anilinę i podstawiony nitrobenzen. Typowe przykłady podstawionych anilin, które można stosować w sposobie według wynalazku, obejmują, ale nie wyłącznie, 2-metoksyanilinę, 4-metoksyanilinę, 4-chloroanilinę, p-toluidynę, 4-nitroanilinę, 3-bromoanilinę, 3-bromo-4-aminotoluen, kwas p-aminobenzoesowy, 2,4-diaminotoluen, 2,5-dichloroanilinę, 1,4-fenylenodiaminę, 4,4'-metylenodianilinę, 1,3,5-triaminobenzen i ich mieszaniny. Typowe przykłady podstawionych nitrobenzenów, które można stosować w sposobie według wynalazku, obejmują, ale nie wyłącznie, o- i m-metylonitrobenzen, o- i m-etylonitrobenzen, o- i m-metoksynitrobenzen i ich mieszaniny.
Sposób według wynalazku obejmuje etap, w którym przejściowe 4-ADPA lub ich podstawione pochodne z etapu (b) poddaje się reakcji uwodorniania z zastosowaniem katalizatora uwodorniania. Szczegóły dotyczące wyboru katalizatora i innych aspektów reakcji uwodornienia można znaleźć w patencie USA nr 6,140,538, który powoł uje się tutaj przez odniesienie.
Inne środki do redukcji, które nie obejmują bezpośredniego stosowania wodoru i są znane specjalistom w tej dziedzinie techniki, mogą być również stosowane do redukcji przejściowych 4-ADPA lub ich podstawionych pochodnych do 4-ADPA lub ich podstawionych pochodnych.
Przedmiotem wynalazku jest ponadto sposób wytwarzania alkilowanych pochodnych 4-aminodifenyloamin, zwłaszcza alkilowych pochodnych samej 4-ADPA, które są użyteczne do ochrony produktów kauczukowych, w którym ewentualnie podstawioną anilinę i ewentualnie podstawiony nitrobenzen sprzęga się, a następnie redukuje sposobem według wynalazku, po czym tak wytworzoną 4-aminodifenyloaminę alkiluje się redukcyjnie do alkilowanej pochodnej 4-aminodifenyloaminy sposobami znanymi specjalistom w tej dziedzinie techniki. Na ogół, 4-ADPA i odpowiedni keton lub aldehyd poddaje się reakcji w obecności wodoru i platyny na węglu jako katalizatora. Odpowiednie ketony obejmują keton metylowo-izobutylowy, aceton, keton metylowo-izoamylowy i 2-oktanon. Patrz, na przykład, patent USA nr 4,463,191 i Banerjee i in., J. Chem. Soc. Chem. Comm., 18, 1275-1276 (1988). Jako odpowiednie katalizatory można stosować te same katalizatory, jak ujawnione do wytwarzania 4-ADPA, ale nie wyłącznie.
W korzystnym wykonaniu wynalazku redukcję prowadzi się w obecności wody, np. wodę dodaje się do mieszaniny reakcyjnej. Stosowanie wody jest szczególnie korzystne, gdy odpowiednia zasada, stosowana podczas reakcji aniliny lub podstawionej pochodnej aniliny i nitrobenzenu lub podstawionej pochodnej nitrobenzenu, jest rozpuszczalna w wodzie. Gdy zasada jest rozpuszczalna w wodzie, korzystnie wodę dodaje się co najmniej w ilości, która jest potrzebna do wyekstrahowania zasady z fazy organicznej. Podobnie, wodę korzystnie dodaje się również w redukcyjnym alkilowaniu, jeśli reakcję tę prowadzi się w obecności zasady, która jest rozpuszczalna w wodzie.
Stosunek molowy aniliny do nitrobenzenu w sposobie według wynalazku nie jest szczególnie istotny, ponieważ sposób będzie skuteczny przy nadmiarze któregokolwiek z tych reagentów.
Mocne zasady szczególnie skuteczne w pierwszym wykonaniu sposobu według wynalazku obejmują wodorotlenek potasu, wodorotlenek sodu, wodorotlenek cezu, wodorotlenek rubidu i t-butanolan potasu. Korzystnie, stosunek molowy mocnej zasady do nitrobenzenu jest większy niż 1:1. Szczególnie korzystnie, stosunek molowy mocnej zasady do nitrobenzenu wynosi 2:1 do 6:1.
PL 206 080 B1
Nieorganiczne sole i organiczne sole z metalami, które można stosować w połączeniu z organiczną zasadą w trzecim wykonaniu sposobu według wynalazku, zawierają kation, którym może być odpowiedni kation mocnej zasady nieorganicznej. Takie nieorganiczne sole i organiczne sole z metalami są wybrane z grupy obejmującej, ale nie wyłącznie, sole cezu, rubidu, potasu i sodu, takie jak fluorek, chlorek, bromek, siarczan, wodorosiarczan, azotan, fosforan, diwodorofosforan, mrówczan, octan, szczawian, malonian, cytrynian, winian, maleinian, chloran, nadchloran, chromian, renian i węglan. W sposobie według wynalazku nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem można stosować w stosunku molowym do nitrobenzenu w zakresie od 0,05:1 do 6,5:1.
Nieorganicznymi solami i solami organicznymi z metalami, znanymi lub uważanymi za szczególnie skuteczne w trzecim wykonaniu sposobu według wynalazku, są sole, które będą zapewniać odpowiednią rozpuszczalność kombinacji sól organiczna z metalem-organiczna zasada w ośrodku reakcyjnym, i obejmują fluorek, chlorek, bromek, siarczan, wodorosiarczan, azotan, fosforan, mrówczan, octan i węglan cezu, rubidu, potasu i sodu, oraz ich mieszaniny. Korzystnie, stosunek molowy organicznej zasady stosowanej z nieorganiczną solą lub solą organiczną z metalem do nitrobenzenu jest większy lub równy 1:1. Również korzystnie, stosunek molowy nieorganicznej soli lub organicznej soli z metalem do organicznej zasady jest wyższy lub równy 1:1. Szczególnie korzystnie, stosunek molowy organicznej zasady do nitrobenzenu jest w zakresie 1,1:1 do 6:1.
W przypadku, gdy jedna z soli, oprócz skutecznoś ci w sposobie wedł ug wynalazku, ma również korozyjne działanie na stosowaną w sposobie aparaturę, pożądane może być stosowanie kombinacji nieorganicznej soli z organiczną solą z metalem, dwóch lub więcej nieorganicznych soli i/lub dwóch lub więcej organicznych soli z metalami. Z kombinacją taką można również uzyskać lepsze wyniki w porównaniu z wynikami otrzymanymi dla jednej soli.
Uważa się również, że stosowanie nieorganicznych soli i soli organicznych z metalami razem z organiczną zasadą zmniejsza niepożądany rozkład zasady.
Należy zauważyć, że w sposobie według trzeciego wykonania wynalazku stosowanie organicznej zasady z nieorganiczną solą lub organiczną solą z metalem w pewnym stopniu spowoduje wytworzenie się in situ równoważnika nieorganicznej zasady i katalizatora przeniesienia fazowego, przy czym anionem we wzorze I tak wytworzonego katalizatora przeniesienia fazowego będzie anion pochodzący od soli. Przykładowo, wodorotlenek tetrametyloamoniowy i bromek potasu dają pewną ilość KOH i bromek tetrametyloamoniowy. Tak więc, wynalazek obejmuje bezpośrednie stosowanie nieorganicznej zasady z katalizatorem przeniesienia fazowego, który może wytworzyć się in situ, takimi jak bromek tetrametyloamoniowy, zamiast wodorotlenku tetrametyloamoniowego i soli bromkowej jako odrębnych składników.
Szczególnie korzystną kombinacją mocnej zasady i katalizatora przeniesienia fazowego jest kombinacja wodorotlenku potasu i halogenku tetraalkiloamoniowego. Korzystnym halogenkiem jest chlorek. Szczególnie korzystną kombinacją organicznej zasady i nieorganicznej soli jest kombinacja wodorotlenku tetraalkiloamoniowego i soli, która zawiera anion halogenkowy, takiej jak halogenek potasu. Korzystnym anionem halogenkowym jest anion chlorkowy. Opisane reakcje można prowadzić w wodnym roztworze z cią g łą destylacj ą azeotropowej mieszaniny anilina-woda.
W pierwszym wykonaniu sposobu wedł ug wynalazku reaktywny kontakt prowadzi się w obecności utleniacza, wybranego spośród nadtlenku i powietrza.
Gdy w sposobie według wynalazku jako utleniacz stosuje się tlen, jego obecność potrzebna jest tylko przez część czasu, w którym reagują anilina i nitrobenzen. Takie częściowo utleniające warunki są szczególnie skuteczne do poprawiania selektywności. W jednym z przykładów, w trzecim wykonaniu wynalazku, w częściowo utleniających warunkach w mieszaninie reakcyjnej stosuje się nieorganiczną sól z anionem fluorkowym. Uważa się, że lepsze wyniki, konwersję i selektywność, można również uzyskać w warunkach częściowo utleniających, gdy anionem soli jest anion siarczanowy, węglanowy lub azotanowy oraz inne aniony, które dają stosunkowo niską selektywność. W innym przykładzie, w drugim wykonaniu, jako mocną zasadę stosuje się TMAH, która również pełni funkcję katalizatora przeniesienia fazowego. Uważa się, że częściowo utleniające warunki będą także skuteczne dla kombinacji nieorganicznej zasady i katalizatora przeniesienia fazowego, która daje niską selektywność.
W drugim i trzecim wykonaniu wynalazku można stosować ten sam utleniacz jak w pierwszym wykonaniu.
Reaktywny kontakt można prowadzić w temperaturze od 20°C do 150°C. Inne warunki dla reaktywnego kontaktu obejmują ciśnienia w zakresie od 2 kPa do 2-103 kPa. Reakcja przebiega w czasie
PL 206 080 B1 na ogół krótszym niż około 3,5 godzin. Korzystnie, mieszaninę reakcyjną miesza się przez cały czas podczas reakcji.
Reakcje z etapu (b) pierwszego, drugiego i trzeciego wykonania sposobu według wynalazku można prowadzić w obecności wody i nitrobenzenu w stosunku molowym nie wyższym niż 10:1. Ilość wody nie obejmuje wody, która tworzy hydrat z reagentami i/lub ze związkami wytworzonym w reakcji. Gdy mieszanina zawierająca mocną zasadę i katalizator przeniesienia fazowego, albo organiczną zasadę i nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem, jest w roztworze wodnym, reakcję można prowadzić z ciągłą destylacją azeotropowej mieszaniny anilina-woda.
W pierwszym wykonaniu sposób według wynalazku można prowadzić stosując bromek tetrametyloamoniowy jako katalizator przeniesienia fazowego i mocną zasadę obejmującą jedną lub więcej nieorganicznych zasad.
Fazę wodną można wykorzystać ponownie do wytworzenia nowej mieszaniny reakcyjnej. W celu uzupełnienia strat spowodowanych rozkładem, tworzeniem się produktów ubocznych i rozpuszczaniem się w oddzielonej fazie organicznej, dodaje się świeżą zasadę i katalizator przeniesienia fazowego lub organiczną zasadę i nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem. Nadmiar aniliny odzyskany przez destylację z mieszaniny, która jest produktem reakcji można połączyć ze świeżo przygotowaną aniliną i zawrócić do reakcji, uzyskując nową mieszaninę reakcyjną. Nadmiar nitrobenzenu korzystnie odzyskuje się przed uwodornieniem przejściowej 4-ADPA w oddzielnym etapie i odzyskany nitrobenzen można połączyć ze świeżo przygotowanym nitrobenzenem do stosowania w reakcji albo uwodornić do aniliny.
Wytwarzanie związków przejściowych dla 4-aminodifenyloamin według wynalazku można prowadzić jako proces okresowy lub ciągły, stosując środki i wyposażenie znane specjalistom w tej dziedzinie techniki.
W pierwszym, drugim i trzecim wykonaniu sposobu według wynalazku reaktywny kontakt w etapie (a) można prowadzić w odpowiednim układzie rozpuszczalników. Odpowiedni układ rozpuszczalników obejmuje polarny rozpuszczalnik aprotonowy. Polarny rozpuszczalnik aprotonowy może być wybrany z grupy obejmującej, ale nie wyłącznie, sulfotlenek dimetylu, eter benzylowy, 1-metylo-2-pirolidynon i N,N-dimetyloformamid.
W drugim wykonaniu sposobu wedł ug wynalazku mocna zasada peł ni również funkcję katalizatora przeniesienia fazowego i reakcję można prowadzić w nieobecności wodorotlenku metalu alkalicznego. W tym przypadku mocna zasada/katalizator przeniesienia fazowego jest określona powyższym wzorem II.
Wynalazek zilustrowano następującymi przykładami.
Warunki prowadzenia reakcji opisano szczegółowo w poszczególnych przykładach. W przykładach 1-10 reagenty wprowadzano do reaktorów w warunkach dostępu powietrza, co spowodowało obecność pewnej ilości wolnego tlenu w czasie reakcji, nawet gdy zamknięto reaktor, z wyjątkiem wskazanych przykładów, które prowadzono w celach porównawczych. W przykładach 1-10 nie usuwano wody z mieszanin reakcyjnych.
W przykł adach 11-16 wprowadzanie reagentów do reaktora częściowo lub cał kowicie prowadzono pod strumieniem powietrza, ogrzanego do temperatury mieszaniny reakcyjnej i doprowadzano nitrobenzen, co spowodowało obecność wolnego tlenu podczas reakcji, z wyjątkiem wskazanych przykładów. Z mieszaniny reakcyjnej usuwano wodę przez destylację azeotropową z aniliną. Jednakże reakcja może być również skuteczna bez azeotropowego usuwania wody z aniliną.
BADANIA ANALITYCZNE
Wydajności poszczególnych składników określono metodą standardowej HPLC. Do kolby o obję toś ci 50 ml dokł adnie odważono 0,6 g substancji do analizy i rozcień czono roztworem buforu zawierającym 39% objętościowych wody, 36% objętościowych acetonitrylu, 24% objętościowych metanolu i 1% objętościowy buforu, pH 7. Roztwór wstrzyknięto przez 10 μΐ pętlę do kolumny Zorbax ODS HPLC z odwróconymi fazami (250 x 4,6 mm), stosując układ pompujący z podwójnym gradientem i prowadzono eluowanie, stosując następujący gradient przy szybkości przepływu 1,5 ml/minutę.
PL 206 080 B1
Czas, minuty % A % B
0 100 0
25 25 75
35 0 100
37,5 0 100
38 100 0
40 100 0
Eluent A obejmował 75% obj. wody, 15% obj. acetonitrylu i 10% obj. metanolu. Eluent B obejmował 60% obj. acetonitrylu i 40% obj. metanolu. Wykrywanie UV prowadzono przy 254 nm.
Konwersje w przykładach 1-10 obliczano sumując wszystkie znane składniki i nieznane piki (oznaczone jako arbitralna wartość w procentach molowych wynosząca 216, anilina + nitrobenzen), zgodnie z analizą. W niektórych przypadkach suma konwersji jest wyższa niż 100%, z uwagi na wytwarzania pochodnych tylko z aniliny.
Konwersje dla przykładów 11-16 obliczano w oparciu o ilość nieprzereagowanego nitrobenzenu pozostającego w końcowej mieszaninie reakcyjnej. Gdy nie wykryto nitrobenzenu, konwersję przyjmowano jako 100%.
Selektywność określono wzorem: (Wydajność p-NDPA + wydajność 4-NDPA/(całkowita wydajność). 4-NDPA oznacza 4-nitrodifenyloaminę, a p-NDPA oznacza 4-nitrozodifenyloaminę. Całkowita wydajność stanowi sumę wydajności wszystkich znanych i nieznanych pików (oznaczoną jako arbitralna wartość w procentach molowych wynosząca 216, anilina + nitrobenzen).
W tablicach: „An Recr odnosi się do związków, z których łatwo można odzyskać anilinę i stanowi łączną sumę trans-azobenzenu i azoksybenzenu; „Inne oznacza uboczne produkty sprzęgania aniliny i nitrobenzenu, np. fenazynę, N-oksyfenazynę, 2-NDPA, 4-fenazodifenyloaminę i produkty nieznane.
CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA
Warunki prowadzenia reakcji podano w poszczególnych przykładach.
P R Z Y K Ł A D 1
W przykładzie 1 zilustrowano wytwarzanie przejściowych 4-ADPA z aniliny i nitrobenzenu w obecności nieorganicznej zasady (wodorotlenku potasu) i katalizatora przeniesienia fazowego (chlorku tetrametyloamoniowego, TMACl), w układzie wolnym od rozpuszczalnika w stosunkowo łagodnych warunkach. Wydajność żądanych produktów zależy od ilości dodanego katalizatora przeniesienia fazowego.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 22,58 g, 240 mmoli), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmoli), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 7,83 g, 120 mmoli) i chlorek tetrametyloamoniowy, w ilościach wskazanych w poniższej Tablicy 1. Reakcje prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamkniętej kolbie. Następnie pobrano próbki zawartości i poddano je analizie metodą HPLC.
T a b l i c a 1 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
1 2 3 4 5 6
Bez dodatku TMACI, tylko KOH 26,3% 0,8 4,8 5,5 15,2
1,81 g TMACI, 16 mmoli (0,4 w odniesieniu do nitrobenzenu) 59,2% 10,9 26,9 18,4 3,0
3,62 g TMACI, 32 mmole (0,8 w odniesieniu do nitrobenzenu) 90,1% 22,4 36,1 28,6 3,0
PL 206 080 B1 cd. tablicy 1
1 2 3 4 5 6
5,42 g TMACI, 47 mmoli (1,2 w odniesieniu do nitrobenzenu) 98,2% 27,0 37,8 30,3 3,0
7,23 g TMACI, 64 mmole (1,6 w odniesieniu do nitrobenzenu) 94,4% 26,5 36,2 28,9 2,9
9,04 g TMACI, 80 mmoli (2,0 w odniesieniu do nitrobenzenu) 98,9% 26,2 36,7 31,8 4,2
Podobne wyniki otrzymano, gdy reakcja przebiegała w nieznacznie zmienionych warunkach (równomolowa ilość An/NB, wyższa temperatura reakcji, dłuższy czas cyklu, dodawanie wody, itd.). Wyniki te podano w poniższej Tablicy 2.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 2,33 g, 24,8 mmola), nitrobenzen (99%, 3,08 g, 24,8 mmola), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 9,77 g, 150 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, patrz Tablica 2) i wodę (Tablica 2). Ilość wody stanowiła 20% wagowych w odniesieniu do całości wsadu do reaktora, uwzględniając 14% wag./wag. wody z KOH. Reakcję prowadzono przez 2 godziny w temperaturze 80°C w otwartej kolbie. Następnie pobrano próbki zawartości i analizowano je metodą HPLC.
T a b l i c a 2 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Bez dodatku TMACI, tylko KOH i 2,15 g H2O 2,3% 0,0 0,4 0,4 1,5
0,17 g TMACI, 1,5 mmola (0,06 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,19 g H2O 8,1% 0,3 5,9 0,7 1,2
0,34 g TMACI, 3,0 mmola (0,12 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,23 g H2O 14,7% 0,7 12,7 0,3 1,0
9,69 g TMACI, 6,1 mmola (0,25 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,32 g H2O 34,4% 1,7 27,7 2,9 2,1
1,03 g TMACI, 9,1 mmola (0,37 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,41 g H2O 47,5% 1,6 39,5 4,2 2,2
1,37 g TMACI, 12,1 mmola (0,49 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,49 g H2O 57,8% 2,6 46,7 5,2 3,3
2,06 g TMACI, 18,2 mmola (0,74 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,67 g H2O 89,6% 7,6 61,3 17,7 3,0
2,74 g TMACI, 24,3 mmola (0,98 w odniesieniu do nitrobenzenu) i 2,84 g H2O 92,2% 11,9 64,9 13,4 2,0
Wydajność przejściowych 4-ADPA wzrosła od <1%, gdy nie stosowano chlorku tetrametyloamoniowego, do prawie 77%, gdy stosowano w przybliżeniu równomolową ilość katalizatora przeniesienia fazowego w stosunku do dodanego nitrobenzenu.
W obydwu przypadkach, wraz ze wzrostem wsadu chlorku tetrametyloamoniowego uzyskiwano większą ilość p-NDPA w stosunku do 4-NDPA. Więcej p-NDPA uzyskiwano również w obecności nadmiaru aniliny (patrz przykład 7).
P R Z Y K Ł A D 2
W przykładzie 2 wykazano, ż e do wytworzenia p-NDPA i 4-NDPA z aniliny i nitrobenzenu, gdy stosuje się KOH można stosować każdy z kilku katalizatorów przeniesienia fazowego. Wyniki przedstawiono w porządku malejących wydajności.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 22,58 g, 240 mmoli), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmola), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 7,83 g, 120 mmoli) i wskazany katalizator przeniesienia fazowego, jak podano w poniższej Tablicy 3, przy czym ilość katalizatora przeniesienia fazowego jest równa ilości ograniczającego reagenta. (UWAGA: Niektóre przykłady prowadzono w skali 20 lub 30 mmoli, jak wskazano).
PL 206 080 B1
Reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamkniętej kolbie. Pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
Wyniki w powyższej Tablicy 3 ilustrują, że dodatek katalizatora przeniesienia fazowego we wszystkich przypadkach poprawia wydajność żądanych produktów. Najbardziej skutecznymi katalizatorami przeniesienia fazowego w kombinacji z nieorganiczną zasadą są: chlorek, fluorek, wodorotlenek, węglan, mrówczan i octan tetrametyloamoniowy; wodorosiarczan i siarczan tetrabutyloamoniowy; chlorek metylotributyloamoniowy; oraz wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy (Triton B). Inne katalizatory, takie jak chlorek trikaprylometyloamoniowy (Aliquat 336), chlorek tetrabutyloamoniowy, azotan tetrametyloamoniowy i wodorotlenek choliny, są umiarkowanie skuteczne. Dla soli tetrametyloamoniowych obserwuje się okresowe zmiany, ponieważ wydajność konwersja i selektywność zmniejszają się w serii od fluorku do jodku.
T a b l i c a 3 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Siarczan tetrabutyloamoniowy, 75% roztwór wodny, 15,49 g 99,2% 56,1 21,2 20,1 1,8
Wodorosiarczan tetrabutyloamoniowy, 97%, 10,50 g* 96,6% 47,9 25,0 21,2 2,4
Węglan tetrametyloamoniowy, 60% roztwór wodny, 6,94 g 97,6% 46,6 24,6 23,7 2,8
Fluorek tetrametyloamoniowy.4H2O, 98%, 6,74 g 103,6% 42,4 27,2 27,4 6,6
Octan tetrametyloamoniowy, 95%, 5,61 g 104,3% 25,9 43,1 35,0 0,4
Wodorotlenek tetrametyloamoniowy x5H2O, 97%, 7,47 g 105,0% 38,4 29,6 30,4 6,5
Chlorek tetrametyloamoniowy, 97%, 4,52 g 98,8% 24,3 37,1 30,8 6,6
Chlorek metylotributyloamoniowy 75% roztwór wodny, 12,58 g 81,7% 23,5 30,6 22,2 5,4
Mrówczan tetrametyloamoniowy, 50% roztwór wodny, 9,53 g 74,9% 29,0 23,8 21,0 1,1
Wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy, 40% roztwór wodny, 16,73 g 52,5% 39,6 6,2 5,5 1,2
Chlorek trikaprylometyloamoniowy, 99%, 16,17 g 67,0% 19,1 21,3 19,6 7,0
Azotan tetrametyloamoniowy, 96%, 5,67 g 61,3% 12,0 27,4 19,6 2,4
Wodorotlenek choliny, 50% roztwór wodny, 9,69 g 59,0% 26,2 6,7 19,6 6,6
Chlorek tetrabutyloamoniowy.H2O, 98%, 8,51 g* 42,6% 8,2 23,8 9,3 1,2
Betaina, 98%, 4,78 g 55,0% 13,0 17,2 19,6 5,2
Bromek cetylotrimetyloamoniowy, 95%, 11,51 g* 36,2% 7,0 19,3 8,7 1,1
Bromek tetrametyloamoniowy, 98%, 6,29 g 36,5% 11,3 12,2 6,7 6,3
Bromek tetrabutyloamoniowy, 99%, 13,03 g 34,1% 8,3 14,2 5,8 5,7
Glikol polietylenowy (c. cząst. ok., 200), 8,00 g 33,4% 11,9 0,6 17,2 3,7
Jodek tetrametyloamoniowy, 99%, 8,12 g 27,8% 2,4 8,0 5,8 11,6
Bromek tetrabutylofosfoniowy, 98%, 13,58 g 25,6% 1,6 5,1 9,4 10,0
Tylko KOH, bez dodatku katalizatora przeniesienia fazowego 19,6% 1,2 4,0 3,3 11,0
* skala 30 mmoli (16,93 g aniliny, 3,73 g nitrobenzenu, 5,87 g KOH i katalizator przeniesienia fazowego w podanej ilości) mmoli (TMA)2CO3 + (TBA)2SO4 (0,5 do 1 w odniesieniu do nitrobenzenu, ilość równoważników)
PL 206 080 B1
P R Z Y K Ł A D 3
W przykładzie 3 wykazano, że nitrobenzen można sprzęgać z różnymi pochodnymi aniliny, uzyskując przejściowe 4-ADPA.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono stechiometryczne ilości substratów, jak wymieniono w poniższej Tablicy 4; nitrobenzen (99%, 3,08 g, 24,8 mmola), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 9,77 g, 150 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 2,74 g, 24,3 mmola) i wodę (2,84 g). Reakcję prowadzono przez 2 godziny w temperaturze 80°C w otwartej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 4 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Anilina, 99%, 2,33 g, 24,8 mmola 95,4% 6,0 68,3 19,9 1,2
Formanilid, 99%, 3,03 g, 24,8 mmola 84,5% 19,3 47,3 16,3 1,5
Fenylomocznik, 97%, 3,40 g, 24,2 mmola 96,2% 19,2 38,8 13,5 24,8
Karbanilid, 98%, 2,65 g, 12,2 mmola 48,1% 1,3 37,1 9,3 0,4
Tiokarbanilid, 98%, 2,85 g, 12,2 mmola 58,6% 5,4 31,6 18,6 3,0
Acetanilid, 97%, 3,38 g, 24,3 mmola 8,5% 0,3 2,7 3,6 1,9
Benzamid, 99%, 3,03 g, 24,8 mmola 49,4% 0,0 1,0 15,1 33,3
N-metylobenzamid, 99%, 3,38 g, 25,0 mmola 8,2% 0,0 0,0 0,0 8,2
Benzanilid, 98%, 2,47 g, 12,3 mmola 0,1% 0,0 0,1 0,0 0,0
Aczkolwiek sprzęganie aniliny z nitrobenzenem jest najskuteczniejsze w układzie KOH-TMACl, do wytwarzania przejściowych 4-ADPA można również stosować amidy, takie jak formanilid, fenylomocznik i karbanilid, jak również tiokarbanilid.
P R Z Y K Ł A D 4
W przykładzie 4 opisano wytwarzanie przejściowych 4-ADPA przez reakcję aniliny i nitrobenzenu, z zastosowaniem różnych zasad w kombinacji z chlorkiem tetrametyloamoniowym.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 22,58 g, 240 mmoli), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmoli), odpowiednią ilość zasady, jak podano w poniższej Tablicy 5, oraz chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 4,52 g, 40 mmoli). Reakcje prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamkniętej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metoda HPLC.
T a b l i c a 5 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
1 2 3 4 5 6
KOH, 86%, 7,83 g, 120 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu) 97,1% 25,2 35,5 30,6 5,8
KOH, 86%, 13,05 g, 200 mmoli (5:1 w stosunku do nitrobenzenu) 100,5% 21,5 36,0 32,0 11,0
NaOH, 98%, 4,90 g, 120 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu) 21,3% 4,7 12,6 3,4 0,6
NaOH, 98%, 8,16 g, 200 mmoli (5:1 w stosunku do nitrobenzenu) 50,4% 11,5 24,5 14,2 0,2
CsOH. H2O, 95%, 15,91 g, 90 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu)* 98,8% 20,5 43,2 34,5 0,6
PL 206 080 B1 cd. tablicy 5
1 2 3 4 5 6
t-BuOK, 95%, 11,84 g, 100 mmoli (2,5:1 w stosunku do nitrobenzenu) 107,1% 15,2 33,4 25,0 33,5
TMAH.5H2O, 22,42 g, 120 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu)' 51,5% 38,2 7,0 5,9 0,4
* skala 30 mmoli (16,93 g aniliny, 3,73 g nitrobenzenu, 3,39 g TMACI + wskazana zasada) ' Tylko wodorotlenek tetrametyloamoniowy. Nie dodawano TMACI
Badano wodorotlenek litu i wodorotlenek wapnia i dla obydwu tych zasad nie obserwowano reakcji.
Korzystną zasadą jest wodorotlenek potasu, ale odpowiednie są również wodorotlenek sodu, wodorotlenek cezu, t-butanolan potasu i wodorotlenek tetrametyloamoniowy, z których wszystkie można stosować w kombinacji z chlorkiem tetrametyloamoniowym, uzyskując odpowiednie stopnie konwersji.
P R Z Y K Ł A D 5
W przykładzie 5 wykazano wpływ wzrastających ilości wodorotlenku potasu na produkty sprzęgania anilina-nitrobenzen, zasadniczo w stałych warunkach reakcji, z chlorkiem tetrametyloamoniowym jako katalizatorem przeniesienia fazowego.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 22,58 g, 240 mmoli), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmoli), wodorotlenek potasu w ilości wskazanej w poniższej Tablicy 6 i chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 4,52 g, 40 mmoli). Reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamkniętej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 6 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Bez KOH, tylko TMACI 0,0% 0,0 0,0 0,0 0,0
1,30 g KOH, 20 mmoli (0,5:1 w stosunku do nitrobenzenu) 54,9% 18,8 19,6 15,7 0,7
2,61 g KOH, 40 mmoli (1:1 w stosunku do nitrobenzenu) 69,2 21,3 26,8 20,8 0,3
5,22 g KOH, 80 mmoli (2:1 w stosunku do nitrobenzenu) 91,8% 26,0 33,5 29,1 3,2
7,83 g KOH, 120 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu) 97,1% 25,2 35,5 30,6 5,8
10,44 g KOH, 160 mmoli (4:1 w stosunku do nitrobenzenu) 99,1% 23,6 36,0 32,0 7,5
13,05 g KOH, 200 mmoli (5:1 w stosunku do nitrobenzenu) 100,5% 21,5 36,0 32,0 11,1
15,66 g KOH, 240 mmoli (6:1 w stosunku do nitrobenzenu) 101,7% 18,4 33,6 32,7 17,0
Wyższe nadmiary zasady prowadzą do gorszej selektywności reakcji i tworzenia się większej ilości produktów ubocznych. Tę samą tendencję obserwuje się, gdy reakcję prowadzi się w porównywalnie łagodnych warunkach, jak przedstawiono w poniższej Tablicy 7. Podobnie, konwersja jest funkcją ilości stosowanej zasady.
Do 100 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w teflonowe mieszadło łopatkowe, wprowadzono anilinę (99%, 32,60 g, 346,5 mmola), nitrobenzen (99%, 6,16 g, 49,5 mmola), wodorotlenek potasu w ilościach podanych w poniższej Tablicy 7 (86% rozdrobnionego proszku, 16,31 g, 250 mmoli) i chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 5,48 g, 48,5 mmola). Reakcję prowadzono przez 1 godzinę, bez stosowania zewnętrznego ciepła (obserwowano pewien wzrost temperatury, co spowodowane było rozPL 206 080 B1 puszczeniem się KOH w wodzie reakcyjnej) w zamkniętej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 7 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
9,77 g KOH, 150 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu) 10,5% 1,3 8,6 0,0 0,6
13,05 g KOH, 200 mmoli (4:1 w stosunku do nitrobenzenu) 64,6% 14,9 26,2 15,4 8,1
13,31 g KOH, 250 mmoli (5:1 w stosunku do nitrobenzenu) 92,2% 21,8 33,0 27,0 10,4
19,57 g KOH, 300 mmoli (6:1 w stosunku do nitrobenzenu) 100,5% 21,7 33,6 31,8 13,5
22,84 g KOH, 350 mmoli (7:1 w stosunku do nitrobenzenu) 104,4% 21,3 33,6 33,5 16,0
P R Z Y K Ł A D 6
W przykładzie 6 zilustrowano wpływ wprowadzenia utleniacza na konwersję aniliny i nitrobenzenu do p-NDPA, 4-NDPA i produktów ubocznych, gdy stosuje się układ wodorotlenek potasu/chlorek tetrametyloamoniowy i katalizator przeniesienia fazowego oparty na zasadzie.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 2,33 g, 24,8 mmola), nitrobenzen (99%, 3,08 g, 24,8 mmola), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 9,77 g, 150 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 0,69 g, 6,1 mmola) i wodę (2,32 g). Reakcję prowadzono przez 2 godziny w temperaturze 80°C w opisanych poniżej warunkach atmosferycznych. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
Określenie „układ zamknięty oznacza zamkniętą kolbę. „Układ otwarty oznacza układ niezamknięty i dostęp do powietrza. W przykładach z dopływem gazu, trójszyjną kolbę zastąpiono kolbą z jedną szyją , ukł ad wyposaż ono w przewód wlotu i wylotu gazu i mieszaninę reakcyjną przedmuchiwano gazem przy niskiej szybkości przepływu.
T a b l i c a 8 % Wydajności
Konwersja Selektywność p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Układ zamknięty 45,1% 61,3% 1,4 26,3 15,9 1,5
Układ otwarty 34,4% 85,6% 1,7 27,7 2,9 2,1
Przedmuchiwanie gazem, azot 94,8% 58,2% 2,4 52,8 38,3 1,3
Przedmuchiwanie gazem, powietrze 60,6% 86,8% 2,8 49,8 3,3 4,7
W przypadkach, gdy mieszaninę reakcyjną pozostawiono w układzie otwartym z dostępem powietrza, obserwowano wyraźną poprawę selektywności, w przeciwieństwie do przykładów, w których stosowano ograniczoną ilość utleniacza. W tym ostatnim przypadku znacznie wzrosła ilość wytworzonego azobenzenu.
Poprawę selektywności reakcji zilustrowano w przykładach w Tablicy 9, w której przedstawiono wpływ dodatku nadtlenku wodoru do mieszaniny reakcyjnej.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 22,58 g, 240 mmoli), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmoli), nadtlenek wodoru (50% wodny roztwór, ilość wskazana w poniższej Tablicy 9), wodę (łączną ilość dodatkowej wody i wody z nadtlenku utrzymywano na stałym poziomie 2,16 g), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 7,83 g, 120 mmoli) i chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 4,52 g, 40 mmola). Nadtlenek wprowadzono do mie14
PL 206 080 B1 szaniny reakcyjnej przed dodaniem KOH i TMACI, kolbę szybko zamknięto i reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 9 % Wydajności
Konwersja Selektyw- ność p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Bez H2O2 i 2,16 g wody 96,6% 67,9% 27,9 37,7 30,6 0,5
0,27 g H2O2, 4 mmole (0,1 w stosunku do nitrobenzenu) i 2,02 g wody 90,3% 73,8% 27,3 39,4 23,0 0,7
0,54 g H2O2, 8 mmoli (0,2 w stosunku do nitrobenzenu) i 1,89 g wody 86,6% 77,7% 27,3 40,0 18,3 1,0
1,09 g H2O2, 16 mmoli (0,4 w stosunku do nitrobenzenu) i 1,62 g wody 86,4% 77,3% 25,5 41,3 18,3 1,3
1,63 g H2O2, 24 mmole (0,6 w stosunku do nitrobenzenu) i 1,34 g wody 86,4% 78,4% 26,9 40,9 17,6 1,1
2,18 g H2O2, 32 mmole (0,8 w stosunku do nitrobenzenu) i 1,07 g wody 79,8% 80,3% 25,6 38,4 14,3 1,4
2,72 g H2O2, 40 mmoli (1,0 w stosunku do nitrobenzenu) i 0,80 g wody 80,8% 82,0% 25,9 40,4 13,0 1,6
Tę samą tendencję, zaobserwowaną przy wystawieniu mieszaniny reakcyjnej na działanie powietrza, można również zauważyć dla nadtlenku, a mianowicie wystawienie na działanie utleniacza poprawia selektywność. Obserwację tę potwierdzono w reakcjach, w których stosowany nadmiar nitrobenzenu pełnił funkcję utleniacza (patrz przykład 7).
P R Z Y K Ł A D 7
W przykładzie 7 przedstawiono, jak można kontrolować ilość przejściowych 4-ADPA przez regulowanie ilości aniliny wprowadzanej do mieszaniny reakcyjnej.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, ilość podana w Tablicy 10), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmoli), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 7,83 g, 120 mmoli) i chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 4,52 g, 40 mmoli). Reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamkniętej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 10 % Wydajności
Konwersja Stosunek p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
1 2 3 4 5 6 7
35,28 g aniliny, 375 mmoli, 15:1 w stosunku do nitrobenzenu* 87,2% 1,34 36,7 27,3 22,2 1,1
36,69 g aniliny, 390 mmoli, 13:1 w stosunku do nitrobenzenu 93,2% 1,31 37,1 28,4 26,3 1,4
36,22 g aniliny, 385 mmoli, 11:1 w stosunku do nitrobenzenu# 94,7% 1,14 35,2 30,9 26,5 2,2
33,87 g aniliny, 360 mmoli, 9:1 w stosunku do nitrobenzenu 95,4% 0,96 32,0 33,2 27,5 2,6
26,34 g aniliny, 280 mmoli, 7:1 w stosunku do nitrobenzenu 96,8% 0,75 27,1 36,0 30,3 3,5
18,81 g aniliny, 200 mmoli, 5:1 w stosunku do nitrobenzenu 95,9% 0,60 23,1 38,8 31,1 2,8
PL 206 080 B1 cd. tablicy 10
1 2 3 4 5 6 7
11,29 g aniliny, 120 mmoli, 3:1 w stosunku do nitrobenzenu 92,3% 0,37 15,7 42,4 30,9 3,4
3,76 g aniliny, 40 mmoli, 1:1 w stosunku do nitrobenzenu 80,1% 0,14 6,1 43,8 24,7 5,5
* skala 25 mmoli (35,28 g aniliny, 3,11 g nitrobenzenu, 4,89 g KOH i 2,82 g TMACI) skala 30 mmoli (36,69 g aniliny, 3,73 g nitrobenzenu, 5,87 g KOH i 3,39 g TMACl) # skala 35 mmoli (36,22 g aniliny, 4,35 g nitrobenzenu, 6,85 g KOH i 3,95 g TMACI)
Gdy do mieszaniny reakcyjnej dodaje się więcej aniliny, wzrasta ilość wytworzonej p-NDPA w stosunku do 4-NDPA. Tę samą tendencję moż na zauważ y ć w innych warunkach reakcji, jak wskazano w poniższej Tablicy 11.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, ilość podana w Tablicy 11), nitrobenzen (99%, 3,08 g, 24,8 mmoli), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 9,77 g, 150 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 0,69 g, 6,1 mmola) i wodę (Tablica 11, 20% wag./wag.). Reakcję prowadzono przez 2 godziny w temperaturze 80°C w otwartej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 11 % Wydajności
Konwersja Stosunek p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
12,48 g aniliny, 133 mmoli, (5,4 w stosunku do nitrobenzenu) i 4,89 g H2O 18,6% 0,52 5,6 10,9 1,0 1,1
8,57 g aniliny, 91,1 mmola, (3,7 w stosunku do nitrobenzenu) i 3,90 g H2O 26,5% 0,37 6,5 17,7 1,4 0,8
4,66 g aniliny, 49,6 mmola, (2 w stosunku do nitrobenzenu) i 2,91 g H2O 28,9% 0,12 2,6 20,9 3,2 2,1
2,33 g aniliny, 24,8 mmola, (1 w stosunku do nitrobenzenu) i 2,32 g H2O 34,4% 0,06 1,7 27,7 2,9 2,1
1,75 g aniliny, 18,6 mmola, (0,75 w stosunku do nitrobenzenu) i 2,17 g H2O 42,6% 0,05 1,8 34,6 4,2 2,1
1,16 g aniliny, 12,3 mmola, (0,50 w stosunku do nitrobenzenu) i 2,02 g H2O 56,1% 0,02 0,8 51,7 1,1 2,5
0,58 g aniliny, 6,2 mmola, (0,25 w stosunku do nitrobenzenu) i 1,88 g H2O 76,7% 0,01 0,9 72,9 1,1 1,8
Jak przedstawiono w Tablicy 11, wydajności przejściowych 4-ADPA (p-NDPA + 4-NDPA) pozostają zasadniczo te same, gdy anilinę stosuje się w nadmiarze (około 20%), ale poprawiają się znacznie (73,8% przy stosunku anilina/nitrobenzen 0,25 do 1), gdy anilina jest reagentem ograniczającym. Gdy nitrobenzen stosowany jest w nadmiarze, niezależnie od mniejszej ogólnej ilości wody poprawia się również selektywność (96,1% przy stosunku anilina/nitrobenzen 0,25 do 1). Jak wskazano w przykładzie 9, mniejsza ilość wody na ogół zmniejsza selektywność w układzie z nieorganiczną zasadą. Nadmiar nitrobenzenu pełni tu funkcję utleniacza, co poprawia selektywność, jak wskazano w przykładzie 6, w którym stosowano powietrze i nadtlenek.
P R Z Y K Ł A D 8
W przykładzie 8 zilustrowano, ż e reakcję aniliny i nitrobenzenu, z zastosowaniem wodorotlenku potasu jako zasady w połączeniu z chlorkiem tetrametyloamoniowym można prowadzić w szerokim zakresie temperatur.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 2,33 g, 24,8 mmola), nitrobenzen (99%, 3,08 g, 24,8 mmola), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 9,77 g, 150 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 0,69 g, 6,1 mmola) i wodę (2,32 g, 20% wag./wag.). Reakcj ę prowadzono przez 2 godziny w podanej temperaturze w zamknię tej kolbie. Nastę pnie pobrane próbki zawartoś ci analizowano metodą HPLC.
PL 206 080 B1
T a b l i c a 12 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Temperatura reakcji 20°C 9,3% 0,1 8,3 0,0 1,0
Temperatura reakcji 35°C 21,6% 0,5 19,5 0,2 1,4
Temperatura reakcji 50°C 25,2% 0,8 22,3 0,1 1,9
Temperatura reakcji 65°C 26,0% 0,6 22,8 0,4 2,2
Temperatura reakcji 80°C 34,4% 1,7 27,7 2,9 2,1
Temperatura reakcji 95°C 39,3% 2,3 27,8 7,5 1,7
Temperatura reakcji 110°C 53,8% 3,5 33,4 12,8 4,0
Temperatura reakcji 125°C 72,7% 9,1 34,0 17,3 12,4
Wzrastające temperatury prowadzą do poprawionej wydajności i konwersji, ale z utratą selektywności reakcji. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ilość p-NDPA w stosunku do 4-NDPA.
T a b l i c a 13
% Wydajności % Selektywności p-NDPA/4-NDPA
Temperatura reakcji 20°C 8,3 89,0 0,01
Temperatura reakcji 35°C 20,0 92,3 0,03
Temperatura reakcji 50°C 23,1 91,8 0,04
Temperatura reakcji 65°C 23,4 90,0 0,03
Temperatura reakcji 80°C 29,4 85,6 0,06
Temperatura reakcji 95°C 30,1 76,7 0,08
Temperatura reakcji 110°C 37,0 68,7 0,11
Temperatura reakcji 125°C 43,1 59,2 0,27
P R Z Y K Ł A D 9
W przykładzie 9 wykazano wpływ wody na reakcję aniliny i nitrobenzenu z układem KOHTMACl zasada/katalizator przeniesienia fazowego, w której wytwarza się przejściowe 4-ADPA.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 22,58 g, 240 mmoli), nitrobenzen (99%, 4,97 g, 40 mmoli), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 7,83 g, 120 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 4,52 g, 40 mmoli) i wodę, jak przedstawiono w Tablicach 14 i 15. Reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamknię tej kolbie. Nastę pnie pobrane próbki zawartoś ci analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 14 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
1 2 3 4 5 6
Nie dodawano wody 98,6% 26,4 38,5 30,4 3,3
2,16 g H2O, 120 mmoli (3:1 w stosunku do nitrobenzenu) 94,7% 28,5 37,3 28,6 0,4
4,32 g H2O, 240 mmoli (6:1 w stosunku do nitrobenzenu) 67,0% 27,2 21,1 18,4 0,3
PL 206 080 B1 cd tablicy 14
1 2 3 4 5 6
6,48 g H2O, 320 mmoli (9:1 w stosunku do nitrobenzenu) 28,3% 16,3 6,7 5,1 0,2
8,64 g H2O, 480 mmoli (12:1 w stosunku do nitrobenzenu) 5,5% 4,1 1,3 0,0 0,0
T a b l i c a 15
% Selektywności p-NDPA/4-NDPA
Nie dodawano wody 65,8 0,69
3:1 H2O /nitrobenzen (1 mol wody w stosunku do KOH) 69,4 0,77
6:1 H2O /nitrobenzen (2 mole wody w stosunku do KOH) 72,1 1,28
9:1 H2O /nitrobenzen (3 mole wody w stosunku do KOH) 81,3 2,44
12:1 H2O /nitrobenzen (4 mole wody w stosunku do KOH) 100,0 3,08
Wraz ze wzrostem ilości wody w oczywisty sposób widać zasadniczą poprawę selektywności i wyższe poziomy p-NDPA w stosunku do 4-NDPA.
Wpływ zbyt dużej ilości wody można również zauważyć w przykładzie 2 i w Tablicy 3, gdzie przedstawiono skuteczność 60% wodnego roztworu węglanu tetrametyloamoniowego jako katalizatora przeniesienia fazowego. Nie ujawnione wcześniej dane dla rozcieńczonego 25% roztworu wskazują praktycznie na brak konwersji.
P R Z Y K Ł A D 10
W przykładzie 10 wykazano, że reakcję można prowadzić w kilku rozpuszczalnikach.
Do 50 ml okrągłodennej kolby, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, wprowadzono anilinę (99%, 11,29 g, 120 mmoli), nitrobenzen (99%, 2,49 g, 20 mmoli), wodorotlenek potasu (86% rozdrobnionego proszku, 3,91 g, 60 mmoli), chlorek tetrametyloamoniowy (97%, 2,26 g, 20 mmoli) i 20 ml odpowiedniego rozpuszczalnika, jak przedstawiono w Tablicy 16. Reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 60°C w zamkniętej kolbie. Następnie pobrane próbki zawartości analizowano metodą HPLC.
T a b l i c a 16 % Wydajności
Konwersja p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Nie dodawano rozpuszczalnika 97,1% 25,2 35,5 30,6 5,8
Sulfotlenek dimetylu 99,5% 34,2 37,6 26,1 1,6
Sulfotlenek dimetylu, bez katalizatora przeniesienia fazowego 36,5% 10,9 15,8 6,4 3,4
Eter benzylowy 93,7% 30,6 32,1 28,1 3,0
1 -metylo-2-pirolidynon 80,1% 29,3 27,3 17,9 5,6
N,N-dimetyloformamid 74,0% 27,2 27,2 19,1 0,6
p-ksylen 65,9% 8,8 10,1 44,6 2,4
Toluen 63,3% 3,0 3,7 51,1 5,5
Warte uwagi jest zmniejszenie wydajności w przybliżeniu o 2/3, gdy nie stosuje się katalizatora przeniesienia fazowego (26,7% w DMSO bez TMACI, wzrost do 71,8% z TMACI).
PL 206 080 B1
W rozpuszczalnikach polarnych selektywność zasadniczo pozostaje bez zmian (okoł o 70%), ale spada znacząco, gdy stosuje się niepolarny węglowodór, taki jak p-ksylen lub toluen, ponieważ wydajności azobenzenu dla każdego z tych rozpuszczalników przekraczają 40%.
P R Z Y K Ł A D 11
W przykł adzie 11 wykazano, ż e reakcję aniliny i nitrobenzenu w kombinacji z wodnym roztworem wodorotlenku potasu i chlorkiem tetrametyloamoniowym można prowadzić z ciągłą destylacją azeotropowego układu anilina-woda.
Do 500 ml kolby wyposażonej w teflonowe mieszadło łopatkowe, termoparę, przewód do doprowadzenia nitrobenzenu i zawór igłowy wprowadzono 111,8 g aniliny (99%, 1,19 mmola), 31,2 g wodnego roztworu wodorotlenku potasu (45%, 0,250 mmola) i 50,0 g wodnego roztworu chlorku tetrametyloamoniowego (55%, 0,25 mola). Mieszaninę umieszczono pod próżnią pod ciśnieniem 120 mm Hg, a ciśnienie regulowano przedmuchując reaktor powietrzem. Włączono ogrzewanie, a przepływ nitrobenzenu (24,6 g, 99%, 0,20 mola) rozpoczęto, gdy osiągnięto żądaną temperaturę 80°C. Temperaturę kontrolowano przez zwiększenie próżni, tak aby zakończyć wprowadzenie nitrobenzenu w czasie około 1 godziny pod końcowym ciśnieniem 60 mm Hg. W celu zakończenia reakcji ciśnienie 60 mm Hg utrzymywano przez 45 minut. Reakcję przerwano dodatkiem 40 ml wody. Analiza HPLC: 32,1% aniliny, 0% nitrobenzenu, 20,3% p-NDPA, 7,6% 4-NDPA, 0,50% t-azobenzenu i 0,05% fenazyny. Wydajności w odniesieniu do 100% konwersji nitrobenzenu: 72,6% p-NDPA, 25,3% 4-NDPA, 1,9% t-azobenzenu, 0,2% fenazyny.
Jak przedstawiono w poniższej Tablicy 17, gdy prowadzono taką samą reakcję, ale bez obecności powietrza, uzyskano wydajność niższą o 12% (97,9% w stosunku do 85,5%) i siedmiokrotny wzrost poziomu azobenzenu. W tablicy 17 zestawiono również inne reakcje prowadzone w tej serii.
T a b l i c a 17 % Wydajności
Konwersja Selektywność p-NDPA 4-NDPA t-Azo Fenazyna
PODSTAWA: Patrz warunki poniżej* 100,0% 97,9% 72,6 25,3 1,9 0,2
ATMOSFERA: Warunki podstawowe (próżnia, brak powietrza) 100,0% 85,5% 66,5 19,0 14,2 0,3
WSAD ANILINY: 74,5 g aniliny, 0,79 mola, 4:1 w stosunku do nitrobenzenu 99,5% 96,2% 56,4 39,8 2,7 0,5
149,0 g aniliny, 1,58 mola, 8:1 w stosunku do nitrobenzenu 100,0% 97,9% 73,8 24,1 1,8 0,3
TEMPERATURA 70°C 90°C 100,0% 98,1% 65,1 33,0 1,4 0,5
100,0% 97,1% 71,9 25,1 2,7 0,2
SZYBKOŚĆ WSADU NITROBENZENU: 29 minut 100,0% 85,2% 62,7 22,5 14,4 0,4
86 minut 99,9% 96,1% 76,8 19,2 3,5 0,4
WSAD ZASADY: 18,7 g 45% KOH, 0,15 mola, 0,75:1 w stosunku do nitrobenzenu 83,0% 97,6% 63,1 17,9 1,8 0,2
37,4 g 45% KOH, 0,39 mola, 1,5:1 w stosunku do nitrobenzenu 100,0% 96,9% 72,7 24,2 2,7 0,4
ATMOSFERA: Próżnia, bez powietrza 100,0% 85,5% 66,5 19,0 14,2 0,3
* stosunek anilina/nitrobenzen 6:1, 80°C, wprowadzanie nitrobenzenu w ciągu 49 minut, 1,25 moli KOH w stosunku do nitrobenzenu, dostęp powietrza
PL 206 080 B1
P R Z Y K Ł A D 12
W przykładzie tym zilustrowano reakcję aniliny i nitrobenzenu w obecnoś ci utleniacza w kombinacji z wodnym roztworem wodorotlenku tetrametyloamoniowego i różnymi nieorganicznymi solami, z ciągłą destylacją azeotropowej mieszaniny anilina-woda. Kombinacja TMAH/sól oznacza jonową mieszaninę potencjalnego obiegowego strumienia zasady z procesu obejmującą nieorganiczną zasadę i katalizator przeniesienia fazowego po redukcji mieszaniny z reakcji sprzęgania do 4-ADPA.
Do 500 ml okrągłodennej kolby wyposażonej w teflonowe mieszadło łopatkowe, termoparę, przewód doprowadzenia nitrobenzenu i zawór dopuszczający powietrze, wprowadzono: 139,7 g aniliny (99%, 1,49 mola), 73,9 g wodnego roztworu wodorotlenku tetrametyloamoniowego (35,5%, 0,29 mola) i równoważną ilość soli (w stosunku do zasady, w nadmiarze wynoszącym 15% molowych w stosunku do nitrobenzenu), jak podano w poniższej Tablicy 18. Mieszaninę ogrzewano przez 30 minut przy 120 mm Hg, po czym rozpoczęto wprowadzanie nitrobenzenu (30,8 g, 99%, 0,25 mola). Ciśnienie w układzie regulowano przez nastawienie zaworu dopuszczającego powietrze przez cały czas trwania reakcji, aby utrzymać temperaturę na żądanym poziomie 80°C i zakończyć doprowadzanie nitrobenzenu w ciągu około 75 minut przy końcowym ciśnieniu 72 mm Hg. W celu zakończenia reakcji mieszaninę utrzymywano przez 30 minut pod ciśnieniem 70 mm Hg, a następnie reakcję przerwano dodatkiem 25 ml wody. W czasie całego cyklu wprowadzania reagentów, ogrzewania reagentów, zasilania nitrobenzenem, aż do zakończenia reakcji do przestrzeni reaktora wdmuchiwano powietrze. Sole wprowadzano w stosunku molowym do nitrobenzenu = 1,15. Przykładowo, węglan potasu i siarczan sodu zawierają dwa równoważ niki nieorganicznego kationu, a zatem stosunek molowy wynosi 0,575.
Wyniki otrzymane dla KCl przy nieznacznie niższym stosunku molowym do nitrobenzenu są zgodne z wynikami uzyskanymi z zastosowaniem mocnej zasady i katalizatora przeniesienia fazowego (KOH i TMACI) przy ciągłej destylacji azeotropowej mieszaniny anilina-woda. Dowodzi to, że zastosowanie nieorganicznej soli i organicznej zasady jest równoważne z zastosowaniem mocnej zasady i katalizatora przeniesienia fazowego. Należy zauważyć, że dla zakończenia reakcji sód nie jest tak skuteczny jak potas. Jeśli chodzi o zakończenie reakcji w warunkach opisanych w tym przykładzie, mniej skutecznymi anionami są również anion azotanowy i bromkowy. Jednakże, możliwe jest zwiększenie konwersji tych soli przez zmodyfikowanie warunków reakcji, na przykład przez wzrost temperatury. Bardziej istotny jest dodatni wpływ dodatku soli na selektywność reakcji. Porównanie drugiej i trzeciej reakcji w Tablicy 18 wskazuje, ż e przy dodatku jedynie KCl poziom azobenzenu zmniejszył się o prawie dwie trzecie i wytworzyły się stosunkowo małe ilości „innych związków, takich jak 4-fenazodifenyloamina. Reakcja „tylko z TMAH również charakteryzuje się wysokimi poziomami związków, takich jak N-metyloanilina, oraz przykrym zapachem trimetyloaminy, co wskazuje na rozkład zasady.
T a b l i c a 18
Konwersja Selektywność % Wydajności
% % p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
1 2 3 4 5 6 7
Porównanie: KOH+TMACI,* 100,0 97,9 72,6 25,3 1,9 0,2
Tylko TMAH, bez dodatku soli 100,0 83,8 62,4 21,4 4,4 11,8
21,44 g chlorku potasu 100,0 97,2 72,3 24,8 1,5 1,4
16,82 g chlorku sodu 62,7 97,2 15,6 45,3 0,6 1,1
19,87 g węglanu potasu 100,0 89,1 72,8 16,3 3,8 7,1
20,42 g siarczanu sodu 100,0 85,0 63,8 21,2 4,5 10,5
24,44 g azotanu sodu 27,8 94,3 8,3 17,9 0,9 0,6
34,22 g bromku potasu 27,0 98,4 15,6 11,0 0,3 0,2
PL 206 080 B1 cd. tablicy 18
1 2 3 4 5 6 7
23,58 g octanu sodu 85,0 96,9 56,6 21,4 1,5 1,0
19,55 g mrówczanu sodu 71,8 97,3 46,2 23,6 1,0 1,0
24,18 g mrówczanu potasu 89,5 96,4 64,2 22,1 2,4 0,8
39,13 g KH2PO4 39,3 97,4 10,0 28,3 0,8 0,2
* Stosunki molowe są nieznacznie wyższe: KOH/NB i TMACI/NB = 1,25
P R Z Y K Ł A D 13
W przykładzie tym zilustrowano wpływ stosunku molowego nieorganicznej soli do nitrobenzenu. Warunki reakcji były porównywalne z opisanymi w przykładzie 12, z tą różnicą, że zmieniano stosunek molowy KCl do nitrobenzenu. Wyniki w Tablicy 19 wskazują, że dodanie jedynie małej ilości nieorganicznej soli zwiększa selektywność. A zatem, w przypadkach, gdy z uwagi na wysoki poziom soli problemem jest korozja, można uzyskać co najmniej umiarkowaną poprawę selektywności.
T a b l i c a 19
Stosunek molowy Konwersja Selektyw- ność % Wydajności
Sól/NB % % p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Tylko TMAH, bez dodatku soli 0 100,0 83,8 62,4 21,4 4,4 11,8
4,66 g KCI 0,25 100,0 87,1 63,4 23,7 7,8 5,1
13,05 g KCI 0,70 100,0 93,8 72,3 21,5 5,0 1,2
21,44 g KCI 1,15 100,0 97,2 72,3 24,8 1,5 1,4
P R Z Y K Ł A D 14
W przykładzie tym zilustrowano wpływ dodatku związku nie będącego solą na selektywność i konwersję nitrobenzenu. Reakcję prowadzono w warunkach porównywalnych do opisanych w przykładzie 12. Betaina, tj. sól wewnętrzna wodorotlenku (acetylo)trimetyloamoniowego, jest solą utworzoną przez grupę octanową z grupą tetraalkiloamoniową o ładunku dodatnim. Tak więc, pomimo nazwy, związek faktycznie nie zawiera wodorotlenku związanego z grupą tetraalkiloamoniową. Jednakże, gdy dodaje się mocną zasadę, betaina ulega konwersji w związek, który zawiera grupę soli octanowej i grupę wodorotlenku tetraalkiloamoniowego. A zatem, gdy stosuje się TMAH, betaina ulega konwersji w związek z grupą octanu tetrametyloamoniowego i grupą wodorotlenku (acetylo)trimetyloamoniowego. Gdy stosuje się KOH, związek ten zawiera grupę octanu potasu i grupę wodorotlenku (acetylo)trimetyloamoniowego. W przypadku KOH, związek w jednej cząsteczce stanowi sól organiczną z metalem i organiczną zasadę. Jak wiadomo z literatury, betaina jest znanym związkiem przeniesienia fazowego lub PTC (katalizator przeniesienia fazowego) (Stark i Liotta, ibid), ponieważ przenosi nieorganiczną lub organiczną zasadę do fazy organicznej.
Wyniki w Tablicy 20 wskazują, że betaina ma jedynie umiarkowany wpływ na selektywność lub konwersję, gdy stosuje się TMAH. Wyniki przy stosunku betaina/NB = 1,15 są jedynie równoważne wynikom dla stosunku KCl/NB = 0,25. Ponadto, dodatek anionu bez kationu nieorganicznego (octanu amonu) jest zasadniczo nieskuteczne. Tak więc, stosowanie nieorganicznej soli lub organicznej soli z metalem stanowi klucz do najlepszych wyników.
PL 206 080 B1
T a b l i c a 20
Stosunek molowy Konwersja Selek- tywność % Wydajności
do NB % % p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
Tylko TMAH, bez dodatku soli lub z dodatkiem PTC 0 100,0 83,8 62,4 21,4 4,4 11,8
4,66 g KCI 0,25 100,0 87,1 63,4 23,7 7,8 5,1
21,44 g KCI 1,15 100,0 97,2 72,3 24,8 1,5 1,4
22,16 g octan amonu 1,15 0,5 100,0 0,3 0,2 0,0 0,0
33,68 g betainy 1,15 100,0 87,6 70,7 16,9 4,8 7,6
P R Z Y K Ł A D 15
W przykładzie tym zilustrowano, ż e zastosowanie warunków częściowo utleniających moż e przynieść znaczący wzrost selektywności. Reakcje prowadzono w warunkach porównywalnych do opisanych w przykładzie 12, oprócz wskazanych wyjątków. Wyniki przedstawiono w Tablicy 12. Warunki reakcji 1 były porównywalne do warunków opisanych w przykładzie 12. W reakcji 2 przedmuchiwanie powietrzem stosowano jedynie podczas wprowadzania nitrobenzenu i dostęp powietrza wstrzymano po wprowadzeniu 75% wsadu. W reakcji 3, czas zasilania nitrobenzenem skrócono do 45 minut, a czas przetrzymywania w reaktorze zwiększono do 60 minut, a przedmuchiwanie powietrzem stosowano jedynie podczas zasilania nitrobenzenem. Należy oczekiwać, że w warunkach częściowo utleniających wyższą selektywność uzyska się również dla siarczanu, węglanu i azotanu.
T a b l i c a 21
Konwersja Selektywność % Wydajności
% % p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
16,70 g KF-1 99,9 84,8 67,3 17,4 4,2 11,0
16,70 g KF-2 100,0 91,1 80,1 11,0 6,3 2,6
16,70 g KF-3 100,0 93,8 83,2 10,6 4,3 1,9
P R Z Y K Ł A D 16
W przykł adzie tym wykazano, ż e stosowanie utleniacza z mocną zasadą , która również peł ni funkcję katalizatora przeniesienia fazowego, może zwiększyć selektywność. Reakcje prowadzono z azeotropowym usuwaniem wody i aniliny.
Do 500 ml okrągłodennej kolby wyposażonej w teflonowe mieszadło łopatkowe, termoparę, przewód doprowadzenia nitrobenzenu i zawór dopuszczający powietrze, wprowadzono: dla reakcji 1-3: 145,28 g aniliny (1,56 mola) i 87,36 g wodnego roztworu wodorotlenku tetrametyloamoniowego (36%, 0,345 mola). Mieszaninę ogrzewano przez 30 minut pod ciśnieniem 120 mm Hg, a następnie rozpoczęto zasilanie nitrobenzenem (36,93 g, 0,30 mola). W czasie reakcji ciśnienie układu utrzymywano na stałym poziomie 70 mm Hg. W czasie reakcji temperatura wzrosła od około 66°C do około 80°C. Nitrobenzen wprowadzano w ciągu około 80 minut, po czym w celu zakończenia reakcji zawartość utrzymywano przez 40 minut pod ciśnieniem 70 mm Hg, a następnie reakcję przerwano dodatkiem 25 ml wody. Jednocześnie z nitrobenzenem wprowadzano nadtlenek wodoru w postaci 20,40 g (0,03 mola) 5% wag. wodnego roztworu. Ponieważ woda również może mieć wpływ na selektywność, zabezpieczając TMAH przed rozkładem i przesuwając równowagę reakcji, prowadzono kontrolę stosując 20,40 g wody, którą również wprowadzono razem z nitrobenzenem. W reakcjach 4-7 stosowano trochę inne warunki. Główna różnica polega na tym, że reakcję rozpoczęto dodatkiem 25% wag. TMAH i przed wprowadzeniem nitrobenzenu z reaktora usuwano wodę i pewną ilość aniliny. Podczas zasilania nitrobenzenem przez cały czas, lub przez połowę czasu, wprowadzano powietrze.
PL 206 080 B1
Wyniki w Tablicy 22 wskazują, że gdy stosuje się nadtlenek wodoru, uzyskuje się większą poprawę selektywności niż w przypadku samej wody, co dowodzi, że korzystne może być stosowanie utleniacza. Wyniki wskazują również, że stosowanie powietrza jako utleniacza podczas całego cyklu reakcji ma szkodliwy wpływ na selektywność. Jednakże, poprawę selektywności uzyskano, gdy dostęp do powietrza ograniczono do części cyklu reakcyjnego, co wskazuje, że korzystne mogą być warunki częściowo utleniające. Reakcje te przebiegały w warunkach większej wilgotności niż w przypadku reakcji z zastosowaniem 100% powietrza w Tablicy 18, co wyjaśnia niższe selektywności w Tablicy 18. Reakcje 4 i 5 mają doskonałą powtarzalność, a zatem wzrost selektywności o 1-2% jest znaczący.
T a b l i c a 22
Konwersja Selektywność % Wydajności
% % p-NDPA 4-NDPA An Recr Inne
1. Bez utleniacza 100,0 93,3 86,3 7,0 4,6 2,1
2. Tylko woda 100,0 94,9 89,3 5,5 3,4 1,8
3. Nadtlenek wodoru 100,0 96,1 89,7 6,4 1,9 2,0
4. Bez utleniacza 100,0 92,3 86,5 5,8 5,9 1,8
5. Bez utleniacza 100,0 92,2 86,2 6,0 6,1 1,7
6. Powietrze, 100% wsadu nitrobenzenu 99,7 89,4 79,0 10,1 7,4 3,2
7. Powietrze, 50% wsadu nitrobenzenu 100,0 94,5 88,4 6,2 4,2 1,3
Zastrzeżenia patentowe

Claims (54)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionych pochodnych przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, znamienny tym, że obejmuje etapy:
    (a) doprowadzenia do reaktywnego kontaktu aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, (b) wytworzenia związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, w reaktorze i w odpowiednim czasie, w warunkach odpowiedniego ciśnienia i temperatury, w obecności mieszaniny obejmującej mocną zasadę, katalizator przeniesienia fazowego wybrany z grupy związków określonych wzorem:
    [(R4)e-Y-(R1R2R3N+)]cX'ab I (Z)d w którym R1, R2 i R3 są takie same lub różne i są wybrane spośród prostołańcuchowych lub rozgałęzionych grup C1 do C20 alkilowych, (R4)e oznacza wodór dla e = 0, R4 oznacza R1R2R3N+ dla e = 1 lub 2, Y oznacza alkil, aryl, alkiloaryl lub benzyl i ich podstawione pochodne, Z oznacza hydroksyl lub halogen,
    X oznacza anionową resztę , która tworzy fluorek, chlorek, wodorotlenek, siarczan, wodorosiarczan, octan, mrówczan, azotan, fosforan, wodorofosforan, diwodorofosforan, szczawian, węglan, boran, winian, cytrynian, malonian oraz mieszaniny tych związków, przy czym a = wartościowość anionowej reszty (1, 2 albo 3), b i c oznaczają liczby całkowite o wartości 1, 2 lub 3, a d oznacza liczbę całkowitą 0 do 4 i utleniacz, wybrany spośród nadtlenku i powietrza, przy czym gdy utleniaczem jest powietrze, wprowadza się je tylko przez część czasu, w którym poddaje się reakcji anilinę i nitrobenzen; z wytworzeniem związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy; oraz (c) redukcji związku przejściowego z etapu (b) z wytworzeniem 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej.
    PL 206 080 B1
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katalizator przeniesienia fazowego jest wybrany z grupy obejmującej chlorek tetrametyloamoniowy, fluorek tetrametyloamoniowy, wodorotlenek tetrametyloamoniowy, węglan bis-tetrametyloamoniowy, mrówczan tetrametyloamoniowy i octan tetrametyloamoniowy; wodorosiarczan tetrabutyloamoniowy i siarczan tetrabutyloamoniowy; chlorek metylotributyloamoniowy; oraz wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy, chlorek trikaprylometyloamoniowy, chlorek tetrabutyloamoniowy, azotan tetrametyloamoniowy, chlorek cetylotrimetyloamoniowy i wodorotlenek choliny.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek molowy katalizatora przeniesienia fazowego do nitrobenzenu mieści się w zakresie od 0,05:1 do 1,2:1.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pochodna aniliny jest wybrana z grupy obejmującej formanilid, fenylomocznik, karbanilid i tiokarbanilid.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako anilinę stosuje się podstawioną anilinę wybraną z grupy obejmującej 2-metoksyanilinę, 4-metoksyanilinę, 4-chloroanilinę, p-toluidynę, 4-nitroanilinę, 3-bromoanilinę, 3-bromo-4-aminotoluen, kwas p-aminobenzoesowy, 2,4-diaminotoluen, 2,5-dichloroanilinę, 1,4-fenylenodiaminę, 4,4'-metylenodianilinę, 1,3,6-triaminobenzen i ich mieszaniny.
  6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako podstawione nitrobenzeny można stosować o- i m-metylonitrobenzen, o- i m-etylonitrobenzen, o- i m-metoksynitrobenzen oraz ich mieszaniny.
  7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mocna zasada jest wybrana z grupy obejmującej wodorotlenek potasu, wodorotlenek sodu, wodorotlenek cezu, wodorotlenek rubidu i t-butanolan potasu.
  8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek molowy mocnej zasady do nitrobenzenu jest wyższy niż 1:1.
  9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek molowy mocnej zasady do nitrobenzenu mieści się w zakresie 2:1 do 6:1.
  10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utleniaczem jest nadtlenek wodoru.
  11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reaktywny kontakt prowadzi się w temperaturze w zakresie od 20°C do 150°C, pod ciśnieniem w zakresie od 2 kPa do 2-103 kPa, a czas reakcji jest krótszy niż około 3,5 godziny.
  12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap (b) prowadzi się w obecności nie więcej niż 10:1 moli wody w stosunku do moli nitrobenzenu, z wyłączeniem wody z uwodnienia.
  13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina obejmująca mocną zasadę i katalizator przeniesienia fazowego jest roztworem wodnym, a reakcję prowadzi się z ciągłą destylacją azeotropowej mieszaniny anilina-woda.
  14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że katalizatorem przeniesienia fazowego jest bromek tetrametyloamoniowy, a mocna zasada obejmuje jedną lub więcej nieorganicznych zasad.
  15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reaktywny kontakt prowadzi się w układzie odpowiednich rozpuszczalników.
  16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że układ rozpuszczalników obejmuje polarny rozpuszczalnik aprotonowy.
  17. 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że polarny rozpuszczalnik aprotonowy jest wybrany z grupy obejmującej sulfotlenek dimetylu, eter benzylowy, 1-metylo-2-pirolidynon i N,N-dimetyloformamid.
  18. 18. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytworzoną 4-aminodifenyloaminę poddaje się redukcyjnemu alkilowaniu do alkilowanej pochodnej 4-aminodifenyloaminy.
  19. 19. Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, znamienny tym, że obejmuje etapy:
    (a) doprowadzenia do reaktywnego kontaktu aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, (b) wytworzenia związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, w reaktorze i w odpowiednim czasie, w warunkach odpowiedniego ciśnienia i temperatury, w obecności mieszaniny obejmującej mocną zasadę, która pełni również funkcję katalizatora przeniesienia fazowego, wybraną z grupy związków przedstawionych wzorem:
    PL 206 080 B1 [(R4)e-Y-(R1R2R3N+)]c(OH)b II
    Ι (Z)d w którym R1, R2 i R3 są takie same lub różne i są wybrane spośród prostołańcuchowych lub rozgałęzionych grup C1 do C20 alkilowych, (R4)e oznacza wodór dla e = 0, R4 oznacza R1R2R3N+ dla e = 1 lub 2, Y oznacza alkil, aryl, alkiloaryl lub benzyl i ich podstawione pochodne, Z oznacza hydroksyl lub halogen, b i c oznaczają liczby całkowite o wartości 1, 2 lub 3, d oznacza liczbę całkowitą o wartości 0 do 4; i utleniacz, wybrany spośród nadtlenku i powietrza, przy czym gdy utleniaczem jest powietrze, wprowadza się je tylko przez część czasu, w którym poddaje się reakcji anilinę i nitrobenzen; oraz (c) redukcji związku przejściowego z etapu (b) z wytworzeniem 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej.
  20. 20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że pochodna aniliny jest wybrana z grupy obejmującej formanilid, fenylomocznik, karbanilid i tiokarbanilid.
  21. 21. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że aniliną jest podstawiona anilina wybrana z grupy obejmującej 2-metoksyanilinę, 4-metoksyanilinę, 4-chloroanilinę, p-toluidynę, 4-nitroanilinę, 3-bromoanilinę, 3-bromo-4-aminotoluen, kwas p-aminobenzoesowy, 2,4-diaminotoluen, 2,5-dichloroanilinę, 1,4-fenylenodiaminę, 4,4'-metylenodianilinę, 1,3,6-triaminobenzen i ich mieszaniny.
  22. 22. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że jako podstawione nitrobenzeny można stosować o- i m-metylonitrobenzen, o- i m-etylonitrobenzen, o- i m-metoksynitrobenzen oraz ich mieszaniny.
  23. 23. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że mocna zasada, która pełni również funkcję katalizatora przeniesienia fazowego, obejmuje wodorotlenek tetrametyloamoniowy i/lub wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy.
  24. 24. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że stosunek molowy mocnej zasady do nitrobenzenu jest wyższy niż 1:1.
  25. 25. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że stosunek molowy mocnej zasady do nitrobenzenu mieści się w zakresie 2:1 do 6:1.
  26. 26. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że utleniaczem jest nadtlenek wodoru.
  27. 27. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że reaktywny kontakt prowadzi się w temperaturze w zakresie od 20°C do 150°C, pod ciśnieniem w zakresie od 2 kPa do 2-103 kPa, a czas reakcji jest krótszy niż około 3,5 godziny.
  28. 28. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że etap (b) prowadzi się w obecności nie więcej niż 10:1 moli wody w stosunku do moli nitrobenzenu, z wyłączeniem wody z uwodnienia.
  29. 29. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że reaktywny kontakt prowadzi się w odpowiednim układzie rozpuszczalników.
  30. 30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że odpowiedni układ rozpuszczalników obejmuje polarny rozpuszczalnik aprotonowy.
  31. 31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że polarny rozpuszczalnik aprotonowy jest wybrany z grupy obejmującej sulfotlenek dimetylu, eter benzylowy, 1-metylo-2-pirolidynon i N,N-dimetyloformamid.
  32. 32. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że wytworzoną 4-aminodifenyloaminę poddaje się redukcyjnemu alkilowaniu do alkilowanej pochodnej 4-aminodifenyloaminy.
  33. 33. Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, znamienny tym, że obejmuje etapy:
    (a) doprowadzenia do reaktywnego kontaktu aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, (b) wytworzenia związku przejściowego dla 4-aminodifenyloaminy przez reakcję aniliny lub pochodnej aniliny z nitrobenzenem lub pochodną nitrobenzenu, w reaktorze i w odpowiednim czasie, w warunkach odpowiedniego ciśnienia i temperatury, w obecności mieszaniny obejmującej nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem, albo mieszaninę tych soli, zawierających kation, który byłby odpowiedni jako kation mocnej nieorganicznej zasady, jedną lub więcej niż jedną organiczną zasadę wybraną z grupy związków określonych wzorem:
    PL 206 080 B1 [(R4)e-Y-(R1R2R3N+)]cXab III (Z)d w którym R1, R2 i R3 są takie same lub róż ne i są wybrane spoś ród prostoł a ń cuchowych lub rozgałęzionych grup alkilowych zawierających od 1 do około 20 atomów węgla, e oznacza liczbę całkowitą o wartości 0, 1, 2 lub 3, (R4)e oznacza wodór dla e = 0, R4 oznacza R1R2R3N+ dla e = 1, 2 lub 3, X oznacza anion zdolny do odszczepienia protonu od atomu azotu aniliny lub pochodnej aniliny, Y oznacza alkil, aryl, alkiloaryl lub benzyl i ich podstawione pochodne, Z oznacza hydroksyl lub halogen, przy czym a = wartościowości reszty anionowej i oznacza liczbę całkowitą 1, 2, 3 lub 4, b i c oznaczają liczby całkowite o wartości 1, 2, 3 lub 4, a d oznacza liczbę całkowitą o wartości 0, 1, 2, 3 lub 4, i utleniacz, wybrany spośród nadtlenku i powietrza, przy czym gdy utleniaczem jest powietrze, wprowadza się je tylko przez część czasu, w którym poddaje się reakcji anilinę i nitrobenzen, a mieszanina ta nie obejmuje produktu reakcji betainy i mocnej zasady nieorganicznej;
    (c) redukcji związku przejściowego z etapu (b) z wytworzeniem 4-aminodifenyloaminy lub jej podstawionej pochodnej.
  34. 34. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że organiczną zasadą jest czwartorzędowy wodorotlenek amoniowy wybrany z grupy obejmującej wodorotlenek tetrametyloamoniowy, wodorotlenek tetrabutyloamoniowy, wodorotlenek metylotributyloamoniowy, wodorotlenek benzylotrimetyloamoniowy, wodorotlenek trikaprylometyloamoniowy, wodorotlenek cetylotrimetyloamoniowy oraz wodorotlenek choliny i równoważne im czwartorzędowe alkoholany, octany, węglany, wodorowęglany, cyjanki, związki fenolowe, fosforany, wodorofosforany, podchloryny, borany, wodoroborany, diwodoroborany, sulfidy, krzemiany, wodorokrzemiany, diwodorokrzemiany i triwodorokrzemiany amoniowe.
  35. 35. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że stosunek molowy organicznej zasady stosowanej razem z nieorganiczną solą lub organiczną solą z metalem do nitrobenzenu jest wyższy lub równy 1:1.
  36. 36. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że stosunek molowy organicznej zasady do nitrobenzenu mieści się w zakresie od 1:1 do 6:1.
  37. 37. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że stosunek molowy nieorganicznej soli lub organicznej soli z metalem do nitrobenzenu mieści się w zakresie od 0,05:1 do 6,5:1.
  38. 38. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że stosunek molowy nieorganicznej soli lub organicznej soli z metalem do organicznej zasady jest wyższy lub równy 1:1.
  39. 39. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że pochodna aniliny jest wybrana z grupy obejmującej formanilid, fenylomocznik, karbanilid i tiokarbanilid.
  40. 40. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że aniliną jest podstawiona anilina wybrana z grupy obejmującej 2-metoksyanilinę, 4-metoksyanilinę, 4-chloroanilinę, p-toluidynę, 4-nitroanilinę, 3-bromoanilinę, 3-bromo-4-aminotoluen, kwas p-aminobenzoesowy, 2,4-diaminotoluen, 2,5-dichloroanilinę, 1,4-fenylenodiaminę, 4,4'-metylenodianilinę, 1,3,6-triaminobenzen i ich mieszaniny.
  41. 41. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, jako podstawione nitrobenzeny można stosować o- i m-metylonitrobenzen, o- i m-etylonitrobenzen, o- i m-metoksynitrobenzen oraz ich mieszaniny.
  42. 42. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że sól nieorganiczna lub sól organiczna z metalem stosowana w mieszaninie z organiczną zasadą jest wybrana z grupy obejmującej fluorek, chlorek, bromek, siarczan, wodorosiarczan, azotan, fosforan, mrówczan, octan i węglan cezu, rubidu, potasu i sodu, oraz ich mieszaniny.
  43. 43. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że utleniaczem jest nadtlenek.
  44. 44. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że utleniaczem jest nadtlenek wodoru.
  45. 45. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że reaktywny kontakt prowadzi się w temperaturze w zakresie od 20°C do 150°C, pod ciśnieniem w zakresie od 2 kPa do 2-103 kPa, a czas reakcji jest krótszy niż około 3,5 godziny.
  46. 46. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że etap (b) prowadzi się w obecności nie więcej niż 10:1 moli wody w stosunku do moli nitrobenzenu, z wyłączeniem wody z uwadniania.
  47. 47. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że mieszanina obejmująca organiczną zasadę i nieorganiczną sól lub organiczną sól z metalem jest roztworem wodnym, a reakcję prowadzi się z ciągłą destylacją azeotropowej mieszaniny anilina-woda.
  48. 48. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że reaktywny kontakt prowadzi się w odpowiednim układzie rozpuszczalników.
    PL 206 080 B1
  49. 49. Sposób według zastrz. 48, znamienny tym, że odpowiedni układ rozpuszczalników obejmuje polarny rozpuszczalnik aprotonowy.
  50. 50. Sposób według zastrz. 49, znamienny tym, że polarny rozpuszczalnik aprotonowy jest wybrany z grupy obejmującej sulfotlenek dimetylu, eter benzylowy, 1-metylo-2-pirolidynon i N,N-dimetyloformamid.
  51. 51. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że wytworzoną 4-aminodifenyloaminę poddaje się redukcyjnemu alkilowaniu do alkilowanej pochodnej 4-aminodifenyloaminy.
  52. 52. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że X we wzorze III jest wybrany z grupy anionów obejmującej anion wodorotlenkowy, alkoholanowy, octanowy, węglanowy, wodorowęglanowy, cyjankowy, fenolanowy, fosforanowy, wodorofosforanowy, podchlorynowy, boranowy, wodoroboranowy, diwodoroboranowy, siarczkowy, krzemianowy, wodorokrzemianowy, diwodorokrzemianowy i triwodorokrzemianowy.
  53. 53. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że organiczną zasadą jest wodorotlenek tetrametyloamoniowy, nieorganiczna sól zawiera anion halogenkowy, a reakcję prowadzi się w wodnym roztworze z ciągłą destylacją azeotropowej mieszaniny anilina-woda.
  54. 54. Sposób według zastrz. 53, znamienny tym, że anionem halogenkowym jest anion chlorkowy.
PL374267A 2001-07-23 2002-07-09 Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy PL206080B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/911,058 US6395933B1 (en) 2001-07-23 2001-07-23 Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates
US10/143,478 US6583320B2 (en) 2001-07-23 2002-05-10 Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL374267A1 PL374267A1 (pl) 2005-10-03
PL206080B1 true PL206080B1 (pl) 2010-06-30

Family

ID=26841060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL374267A PL206080B1 (pl) 2001-07-23 2002-07-09 Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy

Country Status (15)

Country Link
EP (1) EP1414782A1 (pl)
JP (1) JP4603260B2 (pl)
CN (1) CN100546972C (pl)
AU (1) AU2002315530B2 (pl)
BR (1) BR0211391B1 (pl)
CA (1) CA2454603A1 (pl)
HU (1) HUP0501066A2 (pl)
IL (1) IL159994A0 (pl)
MX (1) MXPA04000665A (pl)
NO (1) NO20040292L (pl)
PL (1) PL206080B1 (pl)
RS (1) RS3904A (pl)
RU (1) RU2280640C2 (pl)
TW (1) TWI265919B (pl)
WO (1) WO2003010126A1 (pl)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395933B1 (en) * 2001-07-23 2002-05-28 Flexsys America, L.P. Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates
US7183439B2 (en) * 2002-12-10 2007-02-27 Flexsys America L.P. Process for preparing 4-aminodiphenylamine intermediates
US8486223B2 (en) 2003-07-04 2013-07-16 Jiangsu Sinorgchem Technology Co., Ltd. Falling film evaporator
US7176333B2 (en) 2003-07-04 2007-02-13 Sinorgchem Company, Shandong Process for preparing 4-aminodiphenylamine
US8686188B2 (en) 2003-07-04 2014-04-01 Jiangsu Sinorgchem Technology Co., Ltd. Process for preparing 4-aminodiphenylamine
KR100612922B1 (ko) 2003-07-04 2006-08-14 농유 왕 4-아미노 디페닐아민의 제조방법
KR100621310B1 (ko) * 2005-05-16 2006-09-06 금호석유화학 주식회사 4-아미노디페닐아민의 제조방법
JP4876707B2 (ja) * 2006-05-10 2012-02-15 住友化学株式会社 4−ニトロソジフェニルアミン及び4−ニトロジフェニルアミンの製造方法
KR100932208B1 (ko) * 2009-05-21 2009-12-16 엘아이지넥스원 주식회사 소프트웨어 통신 구조 기반의 소프트웨어 정의 무선 장치와 상기 장치에서의 웨이브폼 실행 방법
CN101717339A (zh) * 2009-12-08 2010-06-02 江苏扬农化工集团有限公司 双季铵碱化合物及其制备方法与应用
CN101830811B (zh) * 2010-02-23 2013-04-03 江苏扬农化工集团有限公司 4-氨基二苯胺的制备方法
WO2011148976A1 (ja) * 2010-05-26 2011-12-01 住友化学株式会社 4-ニトロジフェニルアミンの製造方法
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
CN102344376B (zh) * 2011-08-17 2014-04-02 中国石油化工股份有限公司 一种制备对氨基二苯胺的方法
RU2553984C2 (ru) * 2013-02-28 2015-06-20 Олег Александрович ГОДЗОЕВ Способ получения 4-аминодифениламина и его алкилированных производных
CN103819346B (zh) * 2014-03-17 2015-11-04 山东尚舜化工有限公司 一种4-氨基二苯胺的前体的生产设备及生产工艺
CN108558675A (zh) * 2018-04-25 2018-09-21 南通理工学院 一种4-氨基二苯胺的合成方法
CN111689866A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 中石化南京化工研究院有限公司 一种塔式反应rt培司制备方法
RU2706682C1 (ru) * 2019-07-24 2019-11-20 Вахтанг Нодарович Лемонджава Устройство для контроля и регулирования технологического процесса размораживания плазмы и клеток крови
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

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4463191A (en) * 1983-09-26 1984-07-31 The Goodyear Tire & Rubber Company Process for the reductive alkylation of aromatic nitro-containing compounds with ketones or aldehydes
DE3620639A1 (de) * 1986-06-20 1987-12-23 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von 4-nitrodiphenylaminen
US5117063A (en) * 1991-06-21 1992-05-26 Monsanto Company Method of preparing 4-aminodiphenylamine
EP0566783A1 (en) * 1992-04-21 1993-10-27 Akzo N.V. Process for the production of nitrodiarylamines
JPH07149695A (ja) * 1993-09-30 1995-06-13 Seiko Kagaku Kk 4−アミノジフェニルアミン類の製造方法
DE4427249A1 (de) * 1994-08-02 1996-02-08 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung nitrosubstituierter Arylamine
DE19600722A1 (de) * 1996-01-11 1997-07-17 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten 4-Aminodiphenylaminen
US5977411A (en) * 1997-06-10 1999-11-02 Flexsys America L.P. Catalytic hydrogeneration of nitrobenzene to 4-aminodiphenylamine in the presence of a hydroxyl compound and a solvent
SK283209B6 (sk) * 1998-12-11 2003-03-04 Duslo, A. S. Spôsob prípravy 4-aminodifenylamínu
KR100298572B1 (ko) * 1999-08-19 2001-09-22 박찬구 카바아닐라이드로부터 4-니트로디페닐아민과 4-니트로소디페닐아민의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005515163A (ja) 2005-05-26
BR0211391A (pt) 2006-05-23
RU2004105163A (ru) 2005-08-10
CN100546972C (zh) 2009-10-07
RS3904A (sr) 2006-12-15
BR0211391B1 (pt) 2013-05-14
MXPA04000665A (es) 2004-04-05
PL374267A1 (pl) 2005-10-03
EP1414782A1 (en) 2004-05-06
RU2280640C2 (ru) 2006-07-27
HUP0501066A2 (en) 2006-09-28
IL159994A0 (en) 2004-06-20
AU2002315530B2 (en) 2008-05-22
WO2003010126A1 (en) 2003-02-06
JP4603260B2 (ja) 2010-12-22
TWI265919B (en) 2006-11-11
CN1545497A (zh) 2004-11-10
NO20040292L (no) 2004-03-19
CA2454603A1 (en) 2003-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL206080B1 (pl) Sposób wytwarzania 4-aminodifenyloaminy
JP5259534B2 (ja) 4−アミノジフェニルアミンの製造法
US5117063A (en) Method of preparing 4-aminodiphenylamine
EP1206441B1 (en) The method for preparing 4-nitrodiphenylamine and 4-nitrosodiphenylamine from carbanilide
AU2002315530A1 (en) Process for preparing 4-aminodiphenylamine
CA2135491C (en) Process for preparing substituted aromatic amines
JP3481943B2 (ja) 置換芳香族アミンの製造方法
JPH07507298A (ja) N−脂肪族置換p−フェニレンジアミンの製造方法
RU2213088C2 (ru) Каталитическое гидрирование нитробензола с образованием 4-аминодифениламина
KR101358519B1 (ko) 복합염기촉매를 이용한 4,4&#39;-디니트로디페닐아민 및 4,4&#39;-비스(알킬아미노)디페닐아민의 제조방법
TW379210B (en) Method of preparing 4-aminodiphenylamine
KR0152455B1 (ko) N-지방족 치환 p-페닐렌디아민의 제조방법
KR0182064B1 (ko) 치환된 방향족 아민의 제조방법
JP2006290818A (ja) 高純度芳香族二級アミンの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
RECP Rectifications of patent specification