RU2369595C1 - Method of obtaining 4-aminodiphenylamine and intermediate products of its synthesis - Google Patents
Method of obtaining 4-aminodiphenylamine and intermediate products of its synthesis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369595C1 RU2369595C1 RU2008113692/04A RU2008113692A RU2369595C1 RU 2369595 C1 RU2369595 C1 RU 2369595C1 RU 2008113692/04 A RU2008113692/04 A RU 2008113692/04A RU 2008113692 A RU2008113692 A RU 2008113692A RU 2369595 C1 RU2369595 C1 RU 2369595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrobenzene
- catalyst
- aniline
- reaction
- condensation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к малоотходному способу получения 4-аминодифениламина (4-АДФА). Изобретение также относится к способам получения 4-нитродифениламина и/или 4-нитрозодифениламина, которые являются промежуточными соединениями при синтезе 4-АДФА и алкилированных n-фенилендиаминов.The invention relates to a low-waste method for producing 4-aminodiphenylamine (4-ADPA). The invention also relates to methods for producing 4-nitrodiphenylamine and / or 4-nitrosodiphenylamine, which are intermediates in the synthesis of 4-ADPA and alkylated n-phenylenediamines.
4-Аминодифениламин широко применяют в качестве промежуточного продукта при получении алкилированных производных 4-АДФА, используемых в качестве антиозонантов, антиоксидантов и стабилизаторов мономеров и различных полимерных материалов.4-Aminodiphenylamine is widely used as an intermediate in the preparation of alkylated derivatives of 4-ADPA used as antiozonants, antioxidants and stabilizers of monomers and various polymeric materials.
Известен способ получения 4-АДФА (патент США №5608111), в котором анилин и нитробензол вступают в реакцию в присутствии основания. Затем к продукту добавляют воду, и полученную реакционную смесь каталитически гидрируют. Катализатор, которым обычно является благородный металл на носителе, удаляют из смеси реакции гидрирования. Для выделения 4-АДФА отделяют органическую фазу, а водную фазу, которая содержит основание, возвращают в другой цикл исходной реакционной смеси. В рабочих примерах анилин и нитробензол взаимодействуют в присутствии гидроксида тетраметиламмония (ГТМА), применяемого в качестве основания, и во время реакции конденсации в виде азеотропной смеси удаляют воду и анилин.A known method of producing 4-ADPA (US patent No. 5608111), in which aniline and nitrobenzene react in the presence of a base. Then water was added to the product, and the resulting reaction mixture was catalytically hydrogenated. The catalyst, which is usually a noble metal on a support, is removed from the hydrogenation reaction mixture. To isolate 4-ADPA, the organic phase is separated, and the aqueous phase, which contains the base, is returned to another cycle of the initial reaction mixture. In working examples, aniline and nitrobenzene are reacted in the presence of tetramethylammonium hydroxide (GTMA) used as a base, and water and aniline are removed during the condensation reaction as an azeotropic mixture.
Патент США №5739403 описывает реакцию конденсации и последующее каталитическое гидрирование, где количество добавленной воды составляет от 25 до 80 вес.% относительно веса смеси реакции конденсации. После гидрирования добавляют толуол, отфильтровывают катализатор и разделяют органическую и водную фазы. В примере 1 указывается, что: «Анализ водной фазы показывает, что может быть выделено 99,7% от поступившего ГТМА. Полученная водная фаза может быть возвращена в реакцию без потерь реакционной способности».US patent No. 5739403 describes a condensation reaction and subsequent catalytic hydrogenation, where the amount of added water is from 25 to 80 wt.% Relative to the weight of the condensation reaction mixture. After hydrogenation, toluene is added, the catalyst is filtered off and the organic and aqueous phases are separated. Example 1 indicates that: “Analysis of the aqueous phase shows that 99.7% of the incoming GTMA can be isolated. The resulting aqueous phase can be returned to the reaction without loss of reactivity. "
Недостаток этого способа состоит в том, что реакционная способность извлеченного в описанном способе основания в действительности является неизвестной. ГТМА является неустойчивым соединением и разлагается в концентрированном виде и повышении температуры, поэтому его вынуждены хранить и использовать в виде разбавленных водных растворов. Но даже в водных растворах при температуре выше 80°C он разлагается с образованием (CH3)3N и CH3OH, что приводит к его потере и удорожанию целевого продукта из-за высокой стоимости ГТМА (см. Химич. энцик.. T.1, изд. Совет. энц., М., 1988 г., с.152).The disadvantage of this method is that the reactivity of the base recovered in the described method is in fact unknown. GTMA is an unstable compound and decomposes in a concentrated form and increases in temperature; therefore, it is forced to store and use it in the form of dilute aqueous solutions. But even in aqueous solutions at temperatures above 80 ° C, it decomposes with the formation of (CH 3 ) 3 N and CH 3 OH, which leads to its loss and higher cost of the target product due to the high cost of GTMA (see Chemical encycl .. T .1, ed. Council. Enz., M., 1988, p. 152).
Известен способ (патент России №2225387), в котором было показано (пример 7), что степень разложения ГТМА при 80°C зависит от молярного соотношения воды к ГТМА и составляет за 2 часа 0,2 и 2% при молярном отношении воды к ГТМА, равном 5 и 2,7 соответственно.A known method (Russian patent No. 2225387), in which it was shown (example 7) that the degree of decomposition of GTMA at 80 ° C depends on the molar ratio of water to GTMA and is 2 and 0.2% in 2 hours at a molar ratio of water to GTMA equal to 5 and 2.7, respectively.
Известны способы, в которых вместо дорогого и неустойчивого ГТМА было предложено использовать хлорид тетраметиламмония (патенты России №2265590, №2247712), различные соли четвертичных аммонийных оснований (патенты США №6395933, №6583320) в сочетании с сильным основанием, комплексные катализаторы (патенты США №7176333, №7235694), состоящие из гидроксида тетраалкиламмония, гидроксида щелочного металла и соли тетраалкиламмония.Known methods in which instead of expensive and unstable GTMA was proposed to use tetramethylammonium chloride (Russian patents No. 2265590, No. 2247712), various salts of quaternary ammonium bases (US patents No. 6395933, No. 6583320) in combination with a strong base, complex catalysts (US patents No. 7176333, No. 7235694), consisting of tetraalkylammonium hydroxide, alkali metal hydroxide and tetraalkylammonium salt.
Ближайшим аналогом (прототипом) настоящего изобретения является патент США 7235694, June 26, 2007, C07C 209/00. По прототипу 4-АДФА получают из анилина и нитробензола в 5 технологических стадий. На первой стадии проводят конденсацию анилина с нитробензолом в присутствии комплексного основного катализатора, на второй - полученную реакционную смесь разбавляют растворителем, в качестве которого используют низшие спирты или воду, и гидрируют на никель-алюминиевом катализаторе при 50-100°C и 0,2-3 МПа. Третьей стадией процесса является отделение, восстановление комплексного основного катализатора и порошкообразного катализатора гидрирования. Эти катализаторы могут быть повторно использованы в процессе. На четвертой стадии проводят отделение и очистку не прореагировавшего анилина, для повторного использования; на пятой - очистку сырого 4-АДФА, с получением товарного продукта. Недостатком этого способа является использование термически неустойчивых четвертичных аммонийных соединений - ГТМА и его солей в качестве компонентов комплексного основного катализатора стадии конденсации. Это накладывает очень жесткие требования к поддержанию температурного режима на первых трех стадиях технологического процесса. Перегрев реакционной массы выше 80°C ведет к существенному ускорению процессов разложения катализатора, образованию побочных продуктов и снижению селективности процессов конденсации и гидрирования (см. патент России 2225387). Кроме того, использование органических полиэфиров на стадии выделения комплексного основного катализатора ведет к накоплению их в системе рециркуляции, что в свою очередь приводит к дополнительным затратам на их отделение и обезвреживание, загрязнению товарного продукта.The closest analogue (prototype) of the present invention is US patent 7235694, June 26, 2007, C07C 209/00. According to the prototype 4-ADPA obtained from aniline and nitrobenzene in 5 technological stages. At the first stage, aniline is condensed with nitrobenzene in the presence of a complex basic catalyst, at the second stage, the resulting reaction mixture is diluted with a solvent, which use lower alcohols or water, and hydrogenated with a nickel-aluminum catalyst at 50-100 ° C and 0.2- 3 MPa. The third stage of the process is the separation, recovery of the complex base catalyst and the powdered hydrogenation catalyst. These catalysts can be reused in the process. In the fourth stage, separation and purification of unreacted aniline is carried out for reuse; on the fifth, the purification of crude 4-ADPA to produce a marketable product. The disadvantage of this method is the use of thermally unstable quaternary ammonium compounds - GTMA and its salts as components of a complex main catalyst of the condensation stage. This imposes very strict requirements for maintaining the temperature regime in the first three stages of the technological process. Overheating of the reaction mass above 80 ° C leads to a significant acceleration of the decomposition of the catalyst, the formation of by-products and a decrease in the selectivity of the condensation and hydrogenation processes (see Russian patent 2225387). In addition, the use of organic polyesters at the stage of separation of the complex main catalyst leads to their accumulation in the recycling system, which in turn leads to additional costs for their separation and disposal, contamination of the product.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения 4-АДФА с использованием гетерогенного катализатора конденсации, что позволит существенно упростить его отделение от реакционной массы, снимет жесткие технологические ограничения на других стадиях процесса, улучшит технико-экономические показатели производства. Она решается проведением процесса конденсации в присутствии катализатора, в качестве которого используют высокоосновный анионит, содержащий четвертичную аммонийную группу ~-N(CH3)3 +.The objective of the present invention is to develop a method for producing 4-ADPA using a heterogeneous condensation catalyst, which will significantly simplify its separation from the reaction mass, remove strict technological limitations at other stages of the process, and improve technical and economic performance of the production. It is solved by carrying out the condensation process in the presence of a catalyst, which is used as a highly basic anion exchange resin containing a quaternary ammonium group ~ -N (CH 3 ) 3 + .
Сущность изобретения и его отличительные признакиThe invention and its distinguishing features
В соответствии с настоящим изобретением способ получения 4-АДФА включает в себя следующие стадии процесса:In accordance with the present invention, a method for producing 4-ADPA includes the following process steps:
1. Взаимодействие нитробензола с анилином в щелочной среде в присутствии полимерного катализатора конденсации, в качестве которого используют высокоосновный анионит, содержащий четвертичную аммонийную группу ~-N(CH3)3 +.1. The interaction of nitrobenzene with aniline in an alkaline medium in the presence of a polymer condensation catalyst, which is used as a highly basic anion exchange resin containing a quaternary ammonium group ~ -N (CH 3 ) 3 + .
2. Каталитическое гидрирование продуктов реакции стадии (1) в присутствии растворителя, в качестве которого используют низшие спирты или воду.2. Catalytic hydrogenation of the reaction products of stage (1) in the presence of a solvent, which is used as lower alcohols or water.
3. Отделение катализатора гидрирования от реакционной смеси и регенерация его свойств.3. The separation of the hydrogenation catalyst from the reaction mixture and the regeneration of its properties.
4. Разделение реакционной смеси на водную и органическую фазы, извлечение из органической фазы избытка анилина, очистка и концентрирование водной фазы с целью регенерации щелочного агента.4. Separation of the reaction mixture into aqueous and organic phases, extraction of excess aniline from the organic phase, purification and concentration of the aqueous phase in order to regenerate the alkaline agent.
5. Выделение из оставшейся органической фазы товарного 4-АДФА и утилизация побочных продуктов.5. Isolation from the remaining organic phase of marketable 4-ADPA and disposal of by-products.
Существенным отличием заявляемого способа от прототипа является использование высокоосновного анионита, содержащего четвертичную аммонийную группу ~-N(CH3)3 + в качестве катализатора конденсации.A significant difference of the proposed method from the prototype is the use of highly basic anion exchange resin containing a quaternary ammonium group ~ -N (CH 3 ) 3 + as a condensation catalyst.
Использование полимерного катализатора исключает стадию его отделения от реакционной массы, снимает жесткие температурные и концентрационные ограничения на последующих стадиях проведения процесса получения 4-АДФА.The use of a polymer catalyst eliminates the stage of its separation from the reaction mass, removes the stringent temperature and concentration restrictions at the subsequent stages of the process of obtaining 4-ADPA.
Способ позволяет снизить затраты на сырье за счет использования анионита, уменьшить энергетические затраты на разделение продуктов реакции. В качестве катализатора конденсации можно использовать известные высокопористые сильноосновные аниониты, такие как АВ-17П (Энциклопедия полимеров. T.1, изд. Совет, энц., М., 1974 г., с.168; Славинская Г.В., Селеменев В.Ф., Кузнецова Н.С., Понамарев А.Н., Мерзликина А.А. Равновесие сорбции фульвокислот природных вод анионитами. // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2003. №2. С.66-70), Amberlyst A26, Amberlyst A27 (каталог продукции дочерней компании фирмы Dow Chemical Company - http://www.amberlyst.com/sba.htm), DOWEX MARATHON MSA, DOWEX UPCORE Mono MA-600, DOWEX MSA-1C, DOWEX MONOSPHERE MP-725A (каталог продукции фирмы Dow Chemical Company - http://www.dow.com/liquidseps/prod/sbati.htm), Tulsion A-74 MP (каталог продукции фирмы Thermax Limited -www.swtsamara.ru/files/catalog.doc), Purolite A500 (каталог продукции фирмы Purolite - http://www.purolite.com/ProductID/203/FolderID/60/Page Vars/Library/Products/ProductDetails.htm). Наши исследования показали, что использование гелевых высокоосновных анионитов, таких как АВ-17-8 приводит к снижению их каталитической активности в реакции конденсации, вследствие сильной адсорбции продуктов реакции и низкой скорости массообмена.The method allows to reduce the cost of raw materials through the use of anion exchange resin, to reduce energy costs for the separation of reaction products. As a condensation catalyst, known highly porous strongly basic anion exchangers, such as AV-17P (Encyclopedia of Polymers. T.1, ed. Council, enz., M., 1974, p. 168; Slavinskaya G.V., Selemenev V .F., Kuznetsova N.S., Ponamarev A.N., Merzlikina A.A. Equilibrium of sorption of fulvic acids of natural waters by anion exchangers // Bulletin of the Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2003. No. 2. P.66- 70), Amberlyst A26, Amberlyst A27 (product catalog of a subsidiary of the Dow Chemical Company - http://www.amberlyst.com/sba.htm), DOWEX MARATHON MSA, DOWEX UPCORE Mono MA-600, DOWEX MSA-1C, DOWEX MONOSPHERE MP-725A (Dow Chemical Com product catalog pany - http://www.dow.com/liquidseps/prod/sbati.htm), Tulsion A-74 MP (Thermax Limited product catalog -www.swtsamara.ru/files/catalog.doc), Purolite A500 (catalog Purolite products - http://www.purolite.com/ProductID/203/FolderID/60/Page Vars / Library / Products / ProductDetails.htm). Our studies have shown that the use of gel highly basic anion exchangers such as AB-17-8 leads to a decrease in their catalytic activity in the condensation reaction, due to the strong adsorption of the reaction products and the low mass transfer rate.
Реакцию конденсации анилина с нитробензолом можно осуществлять периодическим или непрерывным способом. Реакционный узел состоит как минимум из двух основных аппаратов: реактора и отгонной емкости. В качестве реактора можно использовать реактор с мешалкой и диспергированным в реакционной массе катализатором или полочный аппарат с неподвижным слоем катализатора. В отгонной емкости осуществляется отгонка под вакуумом азеотропной смеси анилин-вода. Использование вспомогательной отгонной емкости позволяет поддерживать оптимальный температурный режим в реакторе конденсации и снимает жесткие температурные и концентрационные ограничения при удалении воды из реакционной массы.The condensation reaction of aniline with nitrobenzene can be carried out in a batch or continuous manner. The reaction unit consists of at least two main apparatuses: a reactor and a stripping vessel. As a reactor, you can use a reactor with a stirrer and a catalyst dispersed in the reaction mass or a shelf apparatus with a fixed catalyst bed. In the distillation tank, the azeotropic aniline-water mixture is distilled off under vacuum. The use of auxiliary distillation tank allows you to maintain optimal temperature conditions in the condensation reactor and removes the harsh temperature and concentration restrictions when removing water from the reaction mass.
При выборе условий проведения процесса конденсации мы учитывали результаты и рекомендации вышеупомянутых патентов.When choosing the conditions for the condensation process, we took into account the results and recommendations of the above patents.
Молярное отношение анилина к нитробензолу составляет от 1:1 до 10:1. Предпочтительно это отношение находится в диапазоне от 3:1 до 7:1. В качестве основания обычно используют водные растворы гидроксидов натрия или калия. Для практических целей в начале процесса рекомендуется использовать 30-40 мас.% водный раствор гидроксида натрия.The molar ratio of aniline to nitrobenzene is from 1: 1 to 10: 1. Preferably, this ratio is in the range of 3: 1 to 7: 1. Aqueous solutions of sodium or potassium hydroxides are usually used as the base. For practical purposes, at the beginning of the process it is recommended to use a 30-40 wt.% Aqueous solution of sodium hydroxide.
Для более полной конверсии нитробензола и предотвращения протекания побочных реакций, во время реакции анилина с нитробензолом отгоняется вода и тщательно регулируется молярное отношение воды к основанию. Так как анилин присутствует в реакторе в молярном избытке относительно нитробензола, вода может быть отогнана в форме азеотропной смеси воды и анилина. Молярное отношение воды к основанию в начале реакции конденсации составляет не менее 4,5:1, и в конце реакции конденсации, когда степень конверсии нитробензола составляет 98% и выше, это отношение составляет не менее 1,0:1. Контролировать процесс удаления воды можно путем измерения массы или объема воды в дистилляте. Следует иметь в виду, что при расчете компонентов, количество основания представляет собой общее количество присутствующего в реакторе основания, т.е. свободного основания и/или основания, включенного в соли 4-нитрозо- и/или 4-нитродифениламина. Количество воды включает воду, которая поступает вместе с основанием, и воду, которая образуется в процессе конденсации.For a more complete conversion of nitrobenzene and to prevent side reactions, during the reaction of aniline with nitrobenzene, water is distilled off and the molar ratio of water to base is carefully regulated. Since aniline is present in the reactor in a molar excess relative to nitrobenzene, water can be distilled off in the form of an azeotropic mixture of water and aniline. The molar ratio of water to base at the beginning of the condensation reaction is at least 4.5: 1, and at the end of the condensation reaction, when the degree of conversion of nitrobenzene is 98% or higher, this ratio is at least 1.0: 1. The process of removing water can be controlled by measuring the mass or volume of water in the distillate. It should be borne in mind that when calculating the components, the amount of base is the total amount of base present in the reactor, i.e. free base and / or base included in the salts of 4-nitroso and / or 4-nitrodiphenylamine. The amount of water includes water, which comes with the base, and water, which is formed during the condensation process.
Молярное отношение основания к нитробензолу может быть в диапазоне от 0,7:1 до 4:1, предпочтительно в диапазоне от 0,9:1 до 1,5:1. Температура в реакторе конденсации может варьироваться от 20 до 60°C, предпочтительно от 50 до 60°C; в отгонной емкости от 50 до около 150°C, предпочтительно от около 70 до 100°C. Давление на стадии конденсации поддерживается в диапазоне от 20 до 200 мбар, предпочтительно в диапазоне от 50 до 150 мбар.The molar ratio of base to nitrobenzene can be in the range from 0.7: 1 to 4: 1, preferably in the range from 0.9: 1 to 1.5: 1. The temperature in the condensation reactor may vary from 20 to 60 ° C, preferably from 50 to 60 ° C; in a distant vessel from 50 to about 150 ° C, preferably from about 70 to 100 ° C. The pressure in the condensation step is maintained in the range of 20 to 200 mbar, preferably in the range of 50 to 150 mbar.
Время реакции конденсации включает время добавления нитробензола плюс время выдержки и оно составляет 3,5-6 часов. Реакционная смесь перемешивается в течение всего времени протекания реакции конденсации. Перемешивание и циркуляция реакционной массы в реакционном узле реактор - отгонная емкость осуществляется при помощи циркуляционного насоса.The condensation reaction time includes the time of addition of nitrobenzene plus the exposure time and it is 3.5-6 hours. The reaction mixture is stirred during the entire course of the condensation reaction. Mixing and circulation of the reaction mass in the reaction unit of the reactor - distillation tank is carried out using a circulation pump.
Реакционную смесь разбавляют водой и гидрируют на никель-алюминиевом катализаторе при 50-100°C и 0,2-3 МПа.The reaction mixture was diluted with water and hydrogenated on a nickel-aluminum catalyst at 50-100 ° C and 0.2-3 MPa.
Отделение катализатора гидрирования от реакционной смеси и регенерация его свойств проводится известными способами.The separation of the hydrogenation catalyst from the reaction mixture and the regeneration of its properties is carried out by known methods.
Ввиду отсутствия в реакционной массе четвертичных аммониевых соединений ее разделение на водную и органическую фазы протекает значительно эффективнее, чем в прототипе. Это в свою очередь позволяет отказаться от использования органических полиэфиров на стадии разделения, что улучшает качество продукта и снижает его себестоимость.Due to the absence of quaternary ammonium compounds in the reaction mass, its separation into the aqueous and organic phases proceeds much more efficiently than in the prototype. This, in turn, eliminates the use of organic polyesters at the separation stage, which improves the quality of the product and reduces its cost.
Отсутствие в реакционной массе четвертичных аммониевых соединений значительно облегчает проведение процесса концентрирования водной фазы с целью регенерации щелочного агента.The absence of quaternary ammonium compounds in the reaction mass greatly facilitates the process of concentration of the aqueous phase in order to regenerate the alkaline agent.
Выделение из оставшейся органической фазы товарного 4-АДФА и утилизацию побочных продуктов проводят по аналогии со способом, описанным в прототипе.Isolation from the remaining organic phase of commercial 4-ADFA and the disposal of by-products are carried out by analogy with the method described in the prototype.
Ниже приведены результаты экспериментов, поясняющих суть настоящего изобретения.The following are the results of experiments explaining the essence of the present invention.
Пример 1Example 1
Реакцию конденсации анилина с нитробензолом, с использованием в качестве катализатора анионита АВ-17П в OH-форме, проводили на периодической установке при температуре в зоне катализатора 58±1°C в течение 5 часов. Установка включала в себя циркуляционный насос и трехгорлую колбу, снабженную: насадкой-реактором и капельной воронкой; насадкой-сепаратором и обратным холодильником; сифоном для рециркуляции реакционной массы. Насадка-реактор имела рубашку для термостатирования слоя катализатора. Объем анионита в реакторе 25 см3. В колбу загружали 11,5 г 35 мас.% раствора NaOH (0,0936 моля NaOH), 37,8 г (0,4065 моля) анилина и нагревали до температуры 60°C. Вакуумировали установку до остаточного давления 120-170 мбар, включали циркуляционный насос, устанавливали скорость циркуляции реакционной массы из отгонной колбы в реактор 100 см3/ч и начинали дозировку нитробензола в количестве 10 г (0,0813 моля). Продолжительность дозирования нитробензола 90 минут. В отгонной колбе поддерживали температуру, при которой происходит непрерывная отгонка азеотропной смеси анилин-вода. Анилин постоянно возвращался в отгонную колбу. Общее количество воды, отогнанное в ходе процесса конденсации (во всех опытах), 6,7 г. Контроль за процессом конденсации осуществляли при помощи тонкослойной хроматографии и электронной спектроскопии. После проведения каждого синтеза определяли обменную емкость анионита в соответствии с ГОСТ 17552-72 (Мембраны ионообменные. Методы определения полной и равновесной обменной емкости. ГОСТ 17552-72).The condensation reaction of aniline with nitrobenzene, using anionite AB-17P in the OH form as a catalyst, was carried out on a batch unit at a temperature in the catalyst zone of 58 ± 1 ° C for 5 hours. The installation included a circulation pump and a three-necked flask equipped with: a nozzle-reactor and a dropping funnel; separator nozzle and reflux condenser; siphon for recycling the reaction mixture. The reactor nozzle had a jacket for temperature control of the catalyst bed. The volume of anion exchange resin in the reactor is 25 cm 3 . 11.5 g of a 35 wt% NaOH solution (0.0936 mole of NaOH), 37.8 g (0.4065 mole) of aniline were charged into the flask and heated to a temperature of 60 ° C. The installation was evacuated to a residual pressure of 120-170 mbar, the circulation pump was turned on, the reaction mass was circulated from the distillation flask to the reactor 100 cm 3 / h, and the dosage of nitrobenzene was started in an amount of 10 g (0.0813 mol). The duration of dosing of nitrobenzene is 90 minutes. The temperature in which the azeotropic aniline-water mixture was continuously distilled was maintained in the distillation flask. Anilin constantly returned to the distillation flask. The total amount of water distilled during the condensation process (in all experiments) was 6.7 g. The condensation process was monitored by thin layer chromatography and electron spectroscopy. After each synthesis, the exchange capacity of the anion exchange resin was determined in accordance with GOST 17552-72 (Ion-exchange membranes. Methods for determining the total and equilibrium exchange capacity. GOST 17552-72).
Результаты ряда последовательных синтезов представлены в таблице 1. Полученные результаты свидетельствуют, что при проведении ряда последовательных синтезов происходит некоторое снижение обменной емкости анионита (в пределах 5-6% за 10 синтезов) обусловленное, скорее всего, адсорбцией побочных продуктов на активных центрах. При этом изменения степени конверсии нитробензола и селективности процесса практически не происходит.The results of a series of sequential syntheses are presented in Table 1. The results obtained indicate that during a series of sequential syntheses there is a slight decrease in the exchange capacity of anion exchange resin (within 5-6% for 10 syntheses), most likely due to adsorption of by-products on active centers. In this case, there is practically no change in the degree of conversion of nitrobenzene and the selectivity of the process.
Пример 2Example 2
Реакцию конденсации анилина с нитробензолом проводили с использованием в качестве катализатора других известных высокопористых сильноосновных анионитов. Условия проведения опытов и загрузки такие же, как в примере 1. Результаты представлены в таблице 2. Полученные результаты свидетельствуют, что известные высокоосновные аниониты, содержащие четвертичную аммонийную группу ~-N(CH3)3 +, могут служить катализаторами процесса конденсации анилина с нитробензолом с образованием 4-нитродифениламина и 4-нитрозодифениламина.The condensation reaction of aniline with nitrobenzene was carried out using other known highly porous strongly basic anion exchangers as a catalyst. The conditions of the experiments and loading are the same as in example 1. The results are presented in table 2. The results obtained indicate that the known highly basic anion exchangers containing the quaternary ammonium group ~ -N (CH 3 ) 3 + can serve as catalysts for the condensation of aniline with nitrobenzene with the formation of 4-nitrodiphenylamine and 4-nitrosodiphenylamine.
Пример 3Example 3
Реакцию конденсации анилина с нитробензолом проводили в условиях проведения опытов примера 1. Объем анионита в реакторе 25 см3. Количество нитробензола 10 г (0,0813 моля), мольное отношение анилин : нитробензол менялось в пределах от 3:1 до 7:1 и мольное отношение NaOH : нитробензол менялось в пределах от 0,9:1 до 1,5:1. Результаты представлены в таблице 3. Полученные результаты свидетельствуют, что при указанных мольных отношениях анилин: щелочной агент: нитробензол можно проводить процесс конденсации анилина с нитробензолом с образованием 4-нитродифениламина и 4-нитрозодифениламина.The condensation reaction of aniline with nitrobenzene was carried out under the conditions of experiments of example 1. The volume of anion exchange resin in the reactor 25 cm 3 . The amount of nitrobenzene was 10 g (0.0813 mol), the molar ratio of aniline: nitrobenzene varied from 3: 1 to 7: 1 and the molar ratio of NaOH: nitrobenzene varied from 0.9: 1 to 1.5: 1. The results are presented in table 3. The obtained results indicate that at the indicated molar ratios of aniline: alkaline agent: nitrobenzene, the process of condensation of aniline with nitrobenzene can be carried out with the formation of 4-nitrodiphenylamine and 4-nitrosodiphenylamine.
Пример 4Example 4
Реакцию конденсации анилина с нитробензолом, с использованием в качестве катализатора анионита АВ-17П в OH-форме, проводили на периодической установке при температуре в зоне катализатора 58±1°C в течение 6 часов. Объем анионита в реакторе 25 см3. В колбу загружали 9,77 г 40 мас.% раствора NaOH (0,0976 моля NaOH), 9,07 г (0,0976 моля) анилина и нагревали до температуры 60°C. Вакуумировали установку до остаточного давления 120-170 мбар, включали циркуляционный насос, устанавливали скорость циркуляции реакционной массы из отгонной колбы в реактор 50 см3/ч и начинали дозировку нитробензола в количестве 10 г (0,0813 моля). Продолжительность дозирования нитробензола 90 минут. В отгонной колбе поддерживали температуру, при которой происходит непрерывная отгонка азеотропной смеси анилин-вода. Анилин постоянно возвращался в отгонную колбу. Общее количество воды, отогнанное в ходе процесса конденсации, 5,1 г. Контроль за процессом конденсации осуществляли при помощи тонкослойной хроматографии и электронной спектроскопии. Анализ реакционной массы показал: конверсия нитробензола 82%, селективность процесса по сумме двух продуктов 4-нитродифениламина и 4-нитрозодифениламина 92%.The condensation reaction of aniline with nitrobenzene, using anionite AB-17P in the OH form as a catalyst, was carried out on a batch unit at a temperature in the catalyst zone of 58 ± 1 ° C for 6 hours. The volume of anion exchange resin in the reactor is 25 cm 3 . 9.77 g of a 40 wt.% NaOH solution (0.0976 mol of NaOH), 9.07 g (0.0976 mol of) aniline were loaded into the flask and heated to a temperature of 60 ° C. The installation was evacuated to a residual pressure of 120-170 mbar, the circulation pump was turned on, the reaction mass was circulated from the distillation flask to the reactor at 50 cm 3 / h, and the dosage of nitrobenzene was started in an amount of 10 g (0.0813 mol). The duration of dosing of nitrobenzene is 90 minutes. The temperature in which the azeotropic aniline-water mixture was continuously distilled was maintained in the distillation flask. Anilin constantly returned to the distillation flask. The total amount of water distilled during the condensation process was 5.1 g. The condensation process was monitored by thin layer chromatography and electron spectroscopy. Analysis of the reaction mass showed: nitrobenzene conversion 82%, the selectivity of the process by the sum of the two products of 4-nitrodiphenylamine and 4-nitrosodiphenylamine 92%.
По завершении процесса реакционную массу охлаждали, катализатор промывали 6 порциями раствора NaOH с концентрацией 1 моль/л по 25 см3. Промывочные растворы присоединяли к реакционной массе, полученный раствор частично нейтрализовали концентрированной соляной кислотой до рН 10,5-11 (по рН-метру), охлаждали до 2-5°C и отфильтровывали выпавший 4-нитродифениламин. Фильтрат обрабатывают концентрированной соляной кислотой до рН 6-7, что вызывает осаждение 4-нитрозодифениламина. Осадок отфильтровывают и сушат при 100°С. Продукты идентифицированы по ИК- и ПМР-спектрам. Температура плавления полученного 4-нитродифениламина - 133-134°C. Температура плавления полученного 4-нитрозодифениламина 141-142°C. Окончательный выход выделенных веществ по отношению к прореагировавшему нитробензолу составляет 63% для 4-нитродифениламина и 29% для 4-нитрозодифениламина. Данный пример показывает условия выделения и выходы промежуточных продуктов 4-нитродифениламина и 4-нитрозодифениламина.At the end of the process, the reaction mass was cooled, the catalyst was washed with 6 portions of a 1 mol / L 25 cm 3 NaOH solution. Wash solutions were attached to the reaction mixture, the resulting solution was partially neutralized with concentrated hydrochloric acid to a pH of 10.5–11 (by pH meter), cooled to 2–5 ° C, and the precipitated 4-nitrodiphenylamine was filtered off. The filtrate is treated with concentrated hydrochloric acid to a pH of 6-7, which causes the precipitation of 4-nitrosodiphenylamine. The precipitate was filtered off and dried at 100 ° C. Products are identified by IR and PMR spectra. The melting point of the obtained 4-nitrodiphenylamine is 133-134 ° C. The melting point of the obtained 4-nitrosodiphenylamine 141-142 ° C. The final yield of the isolated substances with respect to the reacted nitrobenzene is 63% for 4-nitrodiphenylamine and 29% for 4-nitrosodiphenylamine. This example shows the conditions for the isolation and yields of intermediates of 4-nitrodiphenylamine and 4-nitrosodiphenylamine.
Пример 5Example 5
К реакционной массе, полученной на стадии конденсации в условиях примера 1 при использовании приработанного катализатора (катализатор использовался в 6 синтезах без регенерации щелочью), добавляли 10 г воды и 3,7 г катализатора гидрирования - «никель скелетный». Полученную смесь загружали в реактор и проводили гидрирование водородом при температуре 75-80°C и давлении 1,5 МПа до прекращения поглощения водорода, которое продолжается 1,5-2 часа. По завершении реакции смесь охлаждали до 20-30°C, выгружали из реактора, отделяли катализатор от жидкой фазы, катализатор промывали тремя порциями воды по 10 см3. Промывные воды присоединяли к жидкой фазе стадии гидрирования (гидрогенизат).To the reaction mass obtained in the condensation step under the conditions of Example 1 using an used catalyst (the catalyst was used in 6 syntheses without alkali regeneration), 10 g of water and 3.7 g of the hydrogenation catalyst — skeleton nickel — were added. The resulting mixture was loaded into the reactor and hydrogenated with hydrogen at a temperature of 75-80 ° C and a pressure of 1.5 MPa until the absorption of hydrogen ceased, which lasted 1.5-2 hours. Upon completion of the reaction, the mixture was cooled to 20-30 ° C, discharged from the reactor, the catalyst was separated from the liquid phase, the catalyst was washed with three 10 cm 3 portions of water. Wash water was added to the liquid phase of the hydrogenation step (hydrogenate).
Катализатор гидрирования используют повторно.The hydrogenation catalyst is reused.
К гидрогенизату добавляли 32,5 г воды, 24,04 г толуола, смесь перемешивали, отстаивали и отделяли водную и органическую фазы. Водную фазу - 4,5-5% раствор NaOH можно использовать повторно на стадии конденсации или для регенерации катализатора конденсации (высокоосновного анионита). Результаты наших экспериментов показывают, что более 99% NaOH может быть возвращено в процесс для повторного использования. Концентрирование водного раствора NaOH до необходимой концентрации проводили упариванием под вакуумом.32.5 g of water, 24.04 g of toluene were added to the hydrogenate, the mixture was stirred, settled and the aqueous and organic phases were separated. The aqueous phase - 4.5-5% NaOH solution can be reused at the stage of condensation or for the regeneration of the condensation catalyst (highly basic anion exchange resin). The results of our experiments show that more than 99% NaOH can be returned to the process for reuse. Concentration of an aqueous NaOH solution to the desired concentration was carried out by evaporation in vacuo.
Анализ органической фазы показал, что выход 4-АДФА на загруженный нитробензол составляет 96,9%. Органическую фазу подвергали фракционной разгонке. При атмосферном давлении отгоняли толуол и анилин, которые можно использовать повторно. Остаток разгоняли на ректификационной колонке при 6-25 мбар. Получают 4-АДФА с температурой плавления 66-67°C и массовой долей основного вещества 99,8%. Данный пример показывает конкретные условия проведения отдельных стадий процесса получения целевого продукта 4-АДФА.Analysis of the organic phase showed that the yield of 4-ADPA on loaded nitrobenzene is 96.9%. The organic phase was subjected to fractional distillation. Toluene and aniline, which can be reused, were distilled off at atmospheric pressure. The residue was distilled on a distillation column at 6-25 mbar. Get 4-ADPA with a melting point of 66-67 ° C and a mass fraction of the main substance of 99.8%. This example shows the specific conditions for the individual stages of the process of obtaining the target product 4-ADPA.
Достигаемый технический результатAchievable technical result
Приведенные примеры показывают, что использование высокоосновного анионита в качестве катализатора процесса конденсации анилина с нитробензолом в щелочной среде снимает температурные ограничения на последующих стадиях процесса получения 4-АДФА, повышает эффективность и значительно облегчает проведение процессов фазового разделения реакционной массы, регенерации щелочного раствора.The above examples show that the use of highly basic anion exchange resin as a catalyst for the condensation of aniline with nitrobenzene in an alkaline medium removes temperature restrictions at the subsequent stages of the 4-ADPA production process, increases its efficiency, and greatly facilitates the phase separation of the reaction mixture and the alkaline solution regeneration.
Влияние числа последовательных синтезов на степень конверсии и селективность процесса конденсации анилина с нитробензоломTable 1
Effect of the number of sequential syntheses on the degree of conversion and selectivity of the process of condensation of aniline with nitrobenzene
** - полная статическая обменная емкость анионита АВ-17П в исходном состоянии 994 мг-экв/см3
* - the selectivity of the process was determined by the formula selectivity = (the sum of moles of 4-nitrodiphenylamine and 4-nitrosodiphenylamine) / (number of moles of reacted nitrobenzene)
** - total static exchange capacity of anion exchange resin AB-17P in the initial state 994 mEq / cm 3
Влияние типа полимерного катализатора на степень конверсии и селективность процесса конденсации анилина с нитробензоломtable 2
The effect of the type of polymer catalyst on the degree of conversion and selectivity of the process of condensation of aniline with nitrobenzene
Влияние мольного отношения регентов на степень конверсии, селективность и выход процесса конденсации анилина с нитробензоломTable 3
The effect of the molar ratio of the regents on the degree of conversion, selectivity and yield of the process of condensation of aniline with nitrobenzene
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113692/04A RU2369595C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Method of obtaining 4-aminodiphenylamine and intermediate products of its synthesis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113692/04A RU2369595C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Method of obtaining 4-aminodiphenylamine and intermediate products of its synthesis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2369595C1 true RU2369595C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113692/04A RU2369595C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Method of obtaining 4-aminodiphenylamine and intermediate products of its synthesis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2369595C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103819346A (en) * | 2014-03-17 | 2014-05-28 | 山东尚舜化工有限公司 | Production equipment and production technology of precursor of 4-aminodiphenylamine |
CN108558675A (en) * | 2018-04-25 | 2018-09-21 | 南通理工学院 | A kind of synthetic method of 4-ADPA |
CN109665965A (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | Reduce the method that soft water dosage is extracted in mutual-amido two polyaniline production |
CN112439454A (en) * | 2019-09-05 | 2021-03-05 | 中石化南京化工研究院有限公司 | RT base condensation catalyst and preparation method thereof |
-
2008
- 2008-04-07 RU RU2008113692/04A patent/RU2369595C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103819346A (en) * | 2014-03-17 | 2014-05-28 | 山东尚舜化工有限公司 | Production equipment and production technology of precursor of 4-aminodiphenylamine |
CN103819346B (en) * | 2014-03-17 | 2015-11-04 | 山东尚舜化工有限公司 | A kind of production unit of precursor of 4-ADPA and production technique |
CN109665965A (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | Reduce the method that soft water dosage is extracted in mutual-amido two polyaniline production |
CN108558675A (en) * | 2018-04-25 | 2018-09-21 | 南通理工学院 | A kind of synthetic method of 4-ADPA |
CN112439454A (en) * | 2019-09-05 | 2021-03-05 | 中石化南京化工研究院有限公司 | RT base condensation catalyst and preparation method thereof |
CN112439454B (en) * | 2019-09-05 | 2023-04-07 | 中国石油化工股份有限公司 | RT base condensation catalyst and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9522381B2 (en) | Method to obtain methylene malonate via bis(hydroxymethyl) malonate pathway | |
KR101732747B1 (en) | Method for producing 1-adamantyl trimethylammonium hydroxide | |
AU2008299809B2 (en) | Method for the production of dimethyl ether | |
US8445726B2 (en) | Process for preparing unsymmetric secondary tert-butylamines in the liquid phase | |
US7321068B2 (en) | Method for producing tricyclodecandialdehyde | |
RU2369595C1 (en) | Method of obtaining 4-aminodiphenylamine and intermediate products of its synthesis | |
KR100483787B1 (en) | Process for producing ether compounds | |
KR101294526B1 (en) | High-purity n-ethylmethylamine and process for preparing same | |
EP3290401B1 (en) | N-substituted acyclic ethylene diamines | |
ES2524888T3 (en) | Procedure for the preparation of asymmetric secondary tert-butylamines in liquid phase | |
CN1264789C (en) | Method for isomerizing allyl alcohols | |
RU2764524C2 (en) | Method for obtaining indancarbaldehyde | |
US11365168B2 (en) | Preparation of 5-aryl-pentanols | |
US6972346B2 (en) | Solid acid catalyzed reactive stripping of impurities formed during the production of 1, 3-propanediol | |
JPS63165365A (en) | Production of caprolactam | |
CN105732423B (en) | A kind of continuous method for preparing cyan-3,5,5-trimethyl cyclohexanone | |
KR20160056211A (en) | Manufacturing apparatus of trans-1,4-cyclohexanedimethanol for simplifying process | |
RU2560156C1 (en) | Method of ethriol obtaining | |
KR20110003493A (en) | Process for making polyaminopolyphenyl methanes using a mixed solid acid catalyst system | |
RU2092478C1 (en) | Method of preparing m-chlorodiphenyl methylurea | |
EP3124463A1 (en) | Method for producing cyclopentyl alkyl ether compound | |
JP2004315443A (en) | Method for producing tertiary carboxylic acid | |
JP4290319B2 (en) | Method for producing hydroxyalkylamine compound | |
KR100730460B1 (en) | Method for preparing 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol continuously using heterogeneous catalysts | |
JPH0753498A (en) | Production of n,n-(phenylenebisethylene)bisicocyanate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100408 |