PL212155B1

PL212155B1 - Sposób otrzymywania N-(2-hydroksyetylo)-2-nitroaniliny

Info

Publication number: PL212155B1
Application number: PL389888A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Gosławski; Mirosław Muszyński; Łucja Wyrębska; Wiesław Sobolewski
Original assignee: Inst Inżynierii Materiałow Polimerowych I Barwnikow
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2012-08-31
Also published as: PL389888A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania N-(2-hydroksyetylo)-2-nitroaniliny, żółtego barwnika będącego składnikiem preparatów do półtrwałego i czasowego barwienia włosów, które ma szerokie zastosowanie zwłaszcza w handlowych produktach do koloryzacji włosów.

Z publikacji w czasopiśmie w Helvetica Chimica Acta 17, 1516-1519 z 1934r., znany jest sposób otrzymywania barwnika polegający na reakcji kondensacji o-nitrochlorobenzenu z etanoloaminą w tem-peraturze 100-120°C w obecności bezwodnego octanu sodowego użytego do wiązania wydzielającego się w trakcie syntezy chlorowodoru.

Również w Helvetica Chimica Acta 19, 1029-1031 z 1936r. opisany jest sposób otrzymywania tego związku na bazie tych samych substratów, z tą różnicą, że do wiązania wydzielającego się chlorowodoru zastosowano pirydynę.

Opis patentowy FR 1506945 ujawnia sposób otrzymywania N-(2-hydroksyetylo)-2-nitroaniliny, polegający na ogrzaniu 567g orto-nitrochlorobenzenu do 110-120°C a następnie dodaniu 381,6g węglanu sodowego i wkropleniu 440g etanoloaminy ogrzanej do temperatury 90-100°C. Mieszaninę utrzymywano we wrzeniu przez 90 min., po czym produkt wydzielano w postaci ciemno-oranżowych kryształów o temperaturze topnienia 73-75°C.

Z opisów patentowych US 3472854 i US 3362954 znany jest sposób prowadzenia kondensacji 50g orto-nitrochlorobenzenu i 6Ig etanoloaminy w temperaturze wrzenia przez 5 minut. W tym przypadku do wiązania wydzielającego się w czasie kondensacji chlorowodoru wykorzystano nadmiar etanoloaminy. Otrzymano 37g produktu o temperaturze topnienia 74-78°C.

Opisane w literaturze metody syntezy 2-nitro-N-(2-hydroksyetylo)-aniliny - HC Yellow 2 polegają na reakcji kondensacji o-nitrochlorobenzenu z monoetanoloaminą w temperaturze 100-120°C z możliwością prowadzenia reakcji:

wobec katalizatora (chlorku miedziawego, sproszkowanej miedzi, lub innych związków miedzi I i II wartościowej) w obecności substancji wiążących wydzielający się w trakcie reakcji chlorowodór (węglan sodowy octan sodowy bezw., kwaśny węglan sodowy, pirydyna) ze znacznym nadmiarem monoetanoloaminy, (czterokrotnym-bez dodatkowych środków wiążących chlorowodór, dwu i półkrotnym z zastosowaniem środków wiążących chlorowodór) spełniającej jednocześnie rolę reagenta, rozpuszczalnika i środka wiążącego chlorowodór.

Na podstawie danych literaturowych, wykonano kilkadziesiąt syntez w skali laboratoryjnej, optymalizując parametry decydujące o jakości produktu i wydajności procesu. W oparciu o ustalony przepis laboratoryjny wykonano w skali technicznej partie doświadczalne barwnika HC Yellow 2. Efekt egzotermiczny towarzyszący procesowi kondensacji , jak również bezwładność cieplna aparatu powodowały nie tylko trudności z utrzymaniem temperatury procesu kondensacji, ale również wyrzucanie masy reakcyjnej z aparatu oraz brak powtarzalności procesu.

W celu zachowania reżimu temperaturowego i uniknięcia wyrzucenia masy reakcyjnej, czas wkraplania monoetanoloaminy został dwukrotnie wydłużony (od założonego w skali laboratoryjnej) co spowodowało z kolei otrzymanie zwiększonych ilości części smolistych, obniżających jakość barwnika, a tym samym konieczność dwukrotnej krystalizacji i spadek wydajności o ok. 25%.

Wymagania jakościowe oraz aspekty bezpieczeństwa narzuciły konieczność przeprowadzenia badań nad wyeliminowaniem tych defektów technologicznych.

Sposób otrzymywania N-(2-hydroksyetylo)-2-nitroaniliny według wynalazku polega na tym, że do ogrzanego do temperatury 120°C orto-nitrochlorobenzenu dodaje się pirosiarczyn sodowy oraz stopniowo etanoloaminę, tak aby temperatura powoli opadała, a po dodaniu całej ilości etanoloaminy osiągnęła temperaturę w zakresie 80-90°C, którą utrzymuje się podczas mieszania masy do zakończenia reakcji kondensacji, przy czym stosunek molowy użytych orto-nitrochlorobenzenu, pirosiarczynu i etanoloaminy korzystnie wynosi 15,4 : 1 : 68,8, a czas reakcji kondensacji trwa korzystnie do 12 godzin, po czym masę reakcyjną schładza się do temperatury 40°C i wylewa się na wodę z lodem, z której wydziela się osad, który następnie filtruje się, przemywa wodą, suszy się oraz ewentualnie krystalizuje się z alkoholu etylowego.

Nieoczekiwanie, w wyniku licznych badań, prób i doświadczeń, okazało się, że dodatek pirosiarczynu na początku procesu wiąże chemicznie wodę i osusza środowisko reakcji, a powstały wodorosiarczyn sodowy działa jako antyutleniacz, zaś produkt kondensacji wolny jest od smolistych produktów ubocznych reakcji. Stwierdzono, że metoda jest bezpieczna, proces syntezy jest powtarzalny

PL 212 155 B1 i pozwala na uzyskanie produktu o wysokich parametrach jakościowych. Opracowany sposób według wynalazku umożliwia niezawodność technologiczną i właściwą mu efektywność.

Wynalazek ilustrują, nie ograniczając jego zakresu niżej podane przykłady.

P r z y k ł a d 1.

Do 112 części wagowych 96% o-nitrochlorobenzenu ogrzanego do 130°C wprowadza się 8 części wagowych pirosiarczynu sodowego (Na2S2O5) i miesza ok. 15 minut po czym wkrapla 192 części wagowych 97% etanoloaminy. Temperatura masy reakcyjnej spada do 85-90°C i w tej temperaturze masę miesza się 12 godzin, po czym chłodzi się do temperatury 40°C, dodaje 10 części wagowych alkoholu etylowego i masę wylewa do mieszaniny 225 części wagowych wody i 225 części wagowych lodu. Wydzielony osad miesza się przez około 15 minut, filtruje, przemywa 4 razy po 100 części wagowych wodą lodową, osusza pod próżnią i suszy do stałej wagi . Otrzymuje się 146 części wagowych 80% N-(2-hydroksyetylo)-2-nitroaniliny co stanowi 93,8 % wydajności teoretycznej. Temperatura topnienia otrzymanego produktu wynosi 72-78°C.

P r z y k ł a d 2.

Do 112 części wagowych 96% o-nitrochlorobenzenu ogrzanego do 120°C wprowadza się 8 części wagowych pirosiarczynu sodowego (Na2S2O5) i miesza ok. 15 minut po czym wkrapla 152 części wagowych etanoloaminy. Temperatura masy reakcyjnej spada do 80-90°C, którą utrzymuje się przez 8 godzin. Po tym okresie czasu wkrapla się jeszcze 40 części wagowych etanoloaminy i całość miesza w temperaturze 85-90°C przez 3 godziny, po czym chłodzi się do temperatury 40°C, dodaje 10 części wagowych alkoholu etylowego i masę wylewa do mieszaniny 200 części wagowych wody i 250 części wagowych lodu. Wydzielony osad miesza się 0,5 godziny, filtruje, przemywa cztery razy po 100 części wagowych wodą lodową i osusza pod próżnią. Po przekrystalizowaniu w 60 częściach wagowych alkoholu etylowego otrzymuje się 102,5 części wagowych 99,9% N-(2-hydroksyetylo)-2- nitroaniliny co stanowi 82,4% wydajności teoretycznej. Temperatura topnienia otrzymanego barwnika wynosi 77-78°C.

Claims

Sposób otrzymywania N-(2-hydroksyetylo)-2-nitroaniliny na drodze kondensacji orto-nitrochlorobenzenu z etanoloaminą, znamienny tym, że do ogrzanego do temperatury 120°C orto-nitrochlorobenzenu dodaje się pirosiarczyn sodowy oraz stopniowo etanoloaminę, tak aby temperatura powoli opadała, a po dodaniu całej ilości etanoloaminy osiągnęła temperaturę w zakresie 80-90°C, którą utrzymuje się podczas mieszania masy do zakończenia reakcji kondensacji, przy czym stosunek molowy użytych orto-nitrochlorobenzenu, pirosiarczynu i etanoloaminy korzystnie wynosi 15,4 : 1 : 68,8, a czas reakcji kondensacji trwa korzystnie do 12 godzin, po czym masę reakcyjną schładza się do temperatury 40°C i wylewa się na wodę z lodem, z której wydziela się osad, który następnie filtruje się, przemywa wodą, suszy się oraz ewentualnie krystalizuje się z alkoholu etylowego.