SE440773B - Sett att framstella 1,3-propandiol-di-p-aminobensoat - Google Patents

Description

7714047-3 egentliga problem men kräver extra processteg.

Sedan pyridinet och saltsyran avlägsnats och reaktionsprodukten isolerats löses denna i lämpligt lösningsmedel såsom etanol var- efter man genomför en konventionell reduktion med vätgas under användning av Pd/C som katalysator. Den därvid erhållna slut- produkten isoleras därefter ut genom kylning och filtrering och renas på känt sätt.

Denna teknikens ståndpunkt finns ytterligare beskriven i USA- patentet 3.932.360.

Föreliggande uppfinning hänför sig nu till en ny förenklad me- tod för framställning av 1,3-propandiol-di-p-aminobensoat ur p-nitrobensoesyra och 1,3-propandiol (trimetylenglykol).

Enligt uppfinningen esterfieras således ett stökiometriskt över- skott av p-nitrobensoesyra i smälta med 1,3-propandiol vid en temperatur av 160-210°C,företrädesvis 180-19000/varefter den där- vid erhållna mellanprodukten löses i anisol och reduceras med vätgas på i och för sig känt sätt under användning av en lämplig katalysator såsom Pd/C varefter den vid reduktionen erhållna ami- noföreningen utvinnes ur anisolen, efter det att katalysatorn av- filtrerats, genom kylning och centrifugering. §ördelarna med sät- tet enligt uppfinningen är flera. Bland annat bortfaller kravet på den inledande framställningen av p-nitrobensoylkloriden och den vid reaktionen med diolen icke önskvärda saltsyrebildningen undvi- kes. För att det skall vara möjligt att direkt i smälta esterfiera p-nitrobensoesyran krävs i jämförelse med tidigare teknik en tem- peraturhöjning i esterifieringssteget från omkring 100-110°C till 160-21000 samtidigt som den tidigare använda pyridintillsatsen helt kan utgå. Fram till denna punkt i reaktionsförloppet har man alltså vunnit två steg nämligen framställningen av syrakloriden och kravet på en separering av pyridinet och saltsyran från dinitro- bensoesyraestern.

Användningen av anisol som lösningsmedel i den avslutande vätgas- reduktionen har flera väsentliga fördelar eftersom den önskade slutprodukten TMAB har en mycket temperaturberoende löslighet i anisol. Lösligheten av TMAB i anisol är sålunda vid 8000 ca uq NH 77140117-3 30 % medan den redan vid 20°C är nere i blygsamma 2 %. Det är således mycket lätt att medelst kylning isolera i anisol löst TMAB. Ett ytterligare för sättet enligt uppfinningen väsentligt krav som uppfylls av anisol är att denna är praktiskt taget helt olöslig i vatten 0Ch därför Jätt kan avskiljas därifrån enbart genom skiktning.

Ovan beskrivna teknikens ståndpunkt skulle om endast de för slutprodukten väsentliga komponenterna medtas kunna skrivas: Ošc/OH Oäc/Cl 2 - SOCl2 2' +HO-(CH2)3--OH 100_11O?c -IP' .

N02 N02 Ošfl - o-(cfll ) -o- cfo | 2 3 H 2 ___-__) N02 N02 (TMB) lösningsmedel 0 . \ o __... ___......% co(cæ12)3o c 2 (TMAB) N52 7714047-z På motsvarande sätt skulle den generella formeln för framställning av TMAB på det för uppfinningen kännetecknan- de sättet kunna skrivas: OšczÛH '2 - + Ho-(cH2)3-- on “'___".lasoc (PNBS) N02 §C_.Q--(CHZ)3 -- o --cø*° Û NO N02 2 (TMB) anisol ' O ...____- O §nC- O-(CH3)2-_- 0 *C20 _* Ü m2 (finns) Vid sättet enligt uppfinningen satsar man ett upp till 50 procentigt överskott (förträdesvis omkring 10-25 %) p-nitro- bensoesyra (PNBS) eftersom det annars bildas åtminstone en viss mängd av den icke önskvärda monoestern. Genom att i sam- band med eller omedelbart efter det att den vid esterifieringen erhållna eventuellt först stelnade smältan lösts i anisol till- föra vatten och natriumkarbonat omvandlas överskottet av PNBS till sitt Na-salt som är lättlöslig i vatten men svårlöslig i anisol. Genom en gränsning av anisol-vattenfaserna separeras dessa med sina däri lösta komponenter dvs TMNB och Na-PNBS. 7'?140¿+7~3 Genom en konventionell surgöring av vattenlösningen av Na-PNBS återvinns PNBS-överskottet och kan återföras till ingångssteget.

I samband med slutreningen av den erhållna alkandiol-di~amino- bensoatet kan man utnyttja att produkten är svârlöslig i toluen som emellertiilätt löser i sammanhanget förekommande eventuella föroreningar.

Som regel torde det dock räcka med en noggrann vattentvättning.

Av det på figuren visade generella flytschemat framgår att man till den vid punkt 1 genomförda esterifieringen tillför p-nitro- bensoesyra (PNBS) och 1,3-propandiol, av vilka den förstnämnda komponenten som tidigare antytts lämpligen tillförs i ett stök- iometriskt överskott av upp till 50 %, företrädesvis 10-25 %, för att undvika bildningen av den motsvarande icke önskvärda monoestern. För genomförande av esterifieringen som alltså sker i smälta krävs en temperatur av 160-210°C, samtidigt måste en effektiv omröring ordnas. Detta medför att man inte utan extra konstgrepp kan satsa hela mängden PNBS och diol på en gång eftersom omröring av blandningen i så fall närmast omöjliggörs vid lägre temperaturer. Två möjligheter står då till buds. An- tingen satsas PNBS portionsvis till diolen under en relativt lång tid under successiv uppvärmning medan alternativt två är att satsa all PNBS och diol samt ett lämpligt lösningsmedel såsom anisol eller annat lösningsmedel med kokpunkten inom intervallet 130-180°C såsom xylen eller cumen och successivt koka bort lösningsmedlet under det att temperaturen stiger.

Det vid esterifieringen bildade vattnet avledes successivt och kan användas som ett mått på när reaktion är avslutad. Esteri- fieringen tar åtskilliga timmar att slutföra. Lösningsmedels- tillsatsens uppgift vid detta alternativ är att underlätta värmetransporten i uppvärmningsskedet.

Alternativet med att starta upp reaktionen med hjälp av lösningsmedel finns beskriven i exempel 1. 771115047-3 Det vid esterifieringen bildade 1,3-propandiol-di-p-nitro- bensoatet (TMNB) löses i anisol och lakas med vatten under tillsats av en bas såsom natriumkarbonat eller natriumväte- karbonat för att omvandla överskottet av bensoesyran till motsvarande i vatten lättlösliga salt. En temperatur om 75-80°C torde vara lämplig för att TMNB skall ha en tillfredsställande löslighet i anisolen.

Anisol-vattenfaserna förs vidare till gränsning vid punkt 3 varifrån vattnet och bensoesyrans natriumsalt förs vidare till punkt 4 för återvinning av bensoesyran genom surgöring med HCL, kylning och centrifugering vid punkt 5 varifrån åter- vunnen PNBS âterförs till steg 1 medan resten förs till punkt 6 för destruktion och avlopp. Här aktuell destruktion kan ge- nomföras som förbränning eller oxidation i tub med salpeter- syra.

Anisol plus däri löst TMNB förs vidare till reduktion med vät- gas i autoklaven 7. Denna reduktion genomförs vid en tempera- tur av 60-13000, och lämphgen vid en temperatur mellan 70 och 90°C och företrädesvis vid ca 80°C med Pd/C som katalysator vid ett vätgastryck av 2-12 kg/cmz företrädesvis 5-10 kg/cmz.

Avfiltrering av katalysator ffiälden vidzmahfitflxæm bildade 1,3-propandioldiaminobensoaten samt regenerering och återföring av katalysator har antytts i samband med steg 8 och 9.

Vid punkt 10 lakas anisolen med den däri lösta TMAB ånyo i vatten under tillsats av natriumkarbonat. Denna lakning kan anses som principiellt onödig men är en säkerhetsâtgärd för att vid 11 avlägsna de sista resterna av p-nitrobensoesyra- överskottet denna gång i form av p-aminobensoesyrans vatten- lösliga natriumsalt.

Vid 12 kristalliseras TMAB ut ur anisolen genom kylning. Vid 13 centrifugeras anisolen bort och kan principiellt återföras 771h0lfP-3 7 för att i steg 2 ånyo användas för att lösa smältaw ïrån esterifieringssteget l.

Från 15 förs erhållen TMAB vidare till länkning, d v s en noggrann tvätt antingen med toluen eller vatten. Reningen av däckvätskan har antytts vid lf medan punkt lä markerar torkning och/eller flingning alternativt grwnulerins av den renade TMAB'n som därefter är klar att fërpaokes. mwepflæmmmwm1mhsmfllnunm i sambanfi med bifogade exempel.

EXEMPEL l l,5-Eropandiol-di-Q-nitrobensoat I en kolv satsas 200g p-nihrobensoesyri, ßßg 1,5-propandiol och lUOg nnisol. Under omrïring och värmning till lëfii5ÜC avdrives anisolen och bildat vatten. Omrörningen fortsätten vid l85°C i ca 6 tim eller tills inget mera vatten iestilïerar över. Smältan i kolven uthälles därefter på en plåt lär äen får stelna. Den sålunda erhållna prouukten som konsta- terades vara l,3-propandioi-di~p-nitreten;ont innehïllanße något p-nitrobensoesyru vägde 2193. Vid kürninà L sæfirrc skala kan erhâllen produkt lämpligen flingan.

EXEMPEL 2 ll3~Propandkflfdi-p-nitrobenaoat Lika som ovan, men istället för :nisol tillsattes xylen eller cumen vid esterifieringens början. Isolerad produkt vägde 2l8g.

EXEMPEL 5 l,5-Pïggandiol-di-p-nitrobensoat Till ïög l,5~propandiol sattes unier värmninr och omrärning l92g p-nitrobensoesyra portionsvis så att en god nmröfning kunde viëmakthållas. Därefter fortsatte omrfirninfl L ¿w 6 tim POMÖR i “i """""" " QUALITY 7714Û47~3 8 vid ca 18500 varvid reaktionsvattnet avdrevs. Den därvid erhållna smältan om 210g uthälldes på en plåt. Den konsta- terades bestå av TMNB + och PNBS. Den kunde direkt ha löste i anisol för reduktion till aminoförening enligt nedan.

EXEMPEL 4 l,5-Propandiol-di-p-aminobensoat Till enligt ovan i ex 1 erhållen nitroester om 2l9g sattes 450ml anisol, 500m1 vatten och l5g natriumkarbonat. Bland- ningen värmdes till ca 800 under omrörning i några minuter.

Därefter fick vatten- och anisolfaserna separera. Anisolfasen överfördes till en autoklav för reduktion. Sedæntill sattes l,3g 5% Pd/C som katalysator.

Redaktionen utfördes därefter vid ca eo°c och :torg/omg under totalt ca 1,5 tim.

Katalysatorn filtrerades ifrån och l50ml varmt vatten inne- hållande lg natriumkarbonat tillsattes under omrörning.

Därefter kyldes blandningen till 5-lO°C. Utfallna kristaller filtrerades av, tvättades med vatten och torkades. n t ut- byte av 1,3-propandiol-di-p-aminobensoat om 88% erhölls räknat på förbrukad p-nitrobensoesyra (smältuunkt l?5-12700). Överskottet av satsad p-nitrobensoesyra återvunna genom eur- görning av vattenfasen från första lakningen. Den sa erhållna p-nitrobensoesyran recirkuleras till nästa esterifierings- sats. Efter torkning hade på detta sätt jüg p-nitrobensoesyra återvunnits.

EXEMPEL 5 1,5-Propandiol-di-p-aminobensoat Esterifieringen utfördes som ovan, men efter avslutad reak- tion sattes anisolen till smältan utan föregående kristall- isering av densamma: Härvid erhölls en lösning av nitroestor och p-nitrobensoesyra i anisolen. Därefter företogs lakning Poon “ auAuTv -~- ---s- l {'U+UH'{"5 -UJ och reduktion på samma sätt som i ovan beskrivna reduktion. 1,š-Propandiol-di-p-aminobensoat erhölls i 87 78 utbyte räknat på förbrukad p-nitrobensoesyra.

EXEMPEL 6 Lä-šrependielzdi- :aliieoëeaseai 1,5-propandiol-di-p-nitrobensoat framställd på tidigare känt sätt från p-nitrobensoylklorid och 1,3-propandiol reducerades i anisol till motsvarande aminoförening på samma sätt som ovan med 96 % utbyte räknat på satsad nitroester.

EXEMPEL 7 (saivteknisk skala) 1,3. šreßefldielzdi-r-.eminabeflsvet Vid detta försök satsades inledningsvis 100 kg p-nitrobensoe- syra, 19 kg 1,3-propandiol och 80 kg anisol. Tfigfíäaturen höj- des successivt under omröring till 185ï5°C ochflöïörändrad un- der 7 timmar under omröring. Anisolen och under reaktionen successivt bildat vatten tilläts därvid avgå och tillvaratogs.

Vattenfasen visade sig utgöra 8,9 liter.

Den erhållna smältan löstes i 315 kg anisol och lakades på tidigare beskrivet sätt vid ca 90°C med 200 liter vatten som tillförts 9 kg natriumkarbonat.

Efter lakningen gränsades anisol- vattenfaserna och ur den senare återvanns på tidigare beskrivet sätt 17 kg p-nitrobensoe- syra vilket motsvarar hela det satsade överskottet.

Anisolfasen reducerades med vätgas vid 80-9000 under tillsats av 0,65 kg 5 za-ig Pa/c via ett tryck av ca 5 kg/cmz. Redux- tionen var helt genomförd efter ca 1 timme.

Därefter filtrerades katalysatorn bort och anisolfasen lakades med 25 liter vatten tillsatt 0,5 kg natriumkarbonat. Efter en stunds omröring separerades faserna. Anisolfasen kyldes och bildad 1,3-propandiol-di-p-aminobensoat avskildes. Den erhållna produktens smältpunkt bestämdes till 126-12700. Det beräknade utbytet på mängden förbrukad p-nitrobensoesyra var 86 %.

Claims (5)

l lvfÛ'íl PATENTKRAV

1. ur p-nitrobensoesyra och 1,3-propandiol (trimetylenglykol) Sätt att framställa 1,3-propandiol-di-p-aminobensoat' k ä n n e t e c k n a t därav att ett stökiometriskt över- skott av p-nitrobensoesyra i smälta esterifieras med diolen vid en temperatur av 160-210°C varefter den därvid erhållna mellanprodukten löses i anisol och reduceras med vätgas på i och för sig känt sätt under användning av en lämplig kataly- sator såsom Pd/C varefter den vid reduktionen erhållna amino- föreningen utvinnes ur anisolen efter det att katalysatorn av- filtrerats, genom kylning och centrifugering.

2. Sätt enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t därav att p-nitrobensoesyran vid esterifieringen satsas i ett upp till 50 %, företrädesvis 10-25 %-igt, stökiometriskt överskott och att den efter esterifieringen i anisolen lösta mellanprodukten lakas i vatten under tillsats av ett i förhållande till p-nitro- bensoesyraöverskottet stökiometriskt överskott av en bas såsom natriumkarbonat eller natriumvätekarbonat varefter p-nitrobensoe- syraöverskottet återvinns ur det härvid bildade i lakvattnet lättlösliga natriumsaltet genom surgöring av det från anisolen, med däri löst aminoförening, avskiktade lakvattnet.

3. n a t därav att esterifieringen av p-nitrobensoesyran med 1,3- Sätt enligt något av kraven 1 eller 2 k ä n n e t e c k - propandiolen startas upp genom att all p-nitrobensoesyra med tillsatt anisol eller annat lösningsmedel såsom xylen eller cumen tillsättes hela mängden diol på en gång varefter temperatu- ren successivt stegras varunder lösningsmedel och vid reaktionen bildat vatten successivt tillåts avgå.

4. n a t därav att vid esterifieringen p-nitrobensoesyran satsas Sätt enligt något av kraven 1 eller 2 k ä n n e t e c k - portionsvis till diolen under god omröring och successiv värm- ning till angiven esterifieringstemperatur. lil"l'\l'l'l U IV 1

5. Sätt enligt något av kraven 1-4 k ä n n e t e c k - n a t därav att esterifieringen sker vid 180-190°C och att den därvid erhållna produkten, sedan denna lösts i anisol och icke reagerad p-nitrobensoesyra fällts som sitt natriumsalt och lakats ur med vatten, reduceras med vätgas vid 60-130°C företrädesvis 70-90°C under tillsats av Pd/C som katalysator vid ett vätgastryck om 2-12 kg/cmz företrädesvis 5-10 kg/cm2.