DE1290148B - Verfahren zur Herstellung von 4, 4'-Dinitrodiphenylaether - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 4, 4'-DinitrodiphenylaetherInfo
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Description
Die Herstellung von 4,4'-Dinitrodiphenyläther ist bekannt. So kann man ihn z. B. durch Nitrierung von
Diphenyläther erhalten, wobei jedoch Isomerengemische von Dinitrodiphenyläthern sowie mono-
und höhernitrierte Diphenylätherderivate entstehen. Die Ausbeute an 4,4'-Dinitrodiphenyläther ist dabei
nur gering, und die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches ist außerdem sehr schwierig.
Es ist ferner bekannt, daß man 4,4'-Dinitrodiphenyläther
auch durch Umsetzung von Alkalisalzen des 4-Nitrophenols mit 4-Nitrochlorbenzol herstellen
kann. Auch dieses Verfahren zeigt viele Nachteile, da es wegen einer Explosionsgefahr bei
Durchführung mit größeren Mengen nicht in der Schmelze, sondern nur in Lösungsmitteln durchfuhrbar
ist und außerdem nur geringe Ausbeuten liefert.
Es wurde nun gefunden, daß man 4,4'-Dinitrodiphenyläther
in sehr einfacher Weise und in sehr guten Ausbeuten herstellen kann, wenn man vom
leicht zugänglichen 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat ausgeht und dieses in Gegenwart von basischen Katalysatoren
auf höhere Temperaturen erhitzt, bei denen eine Abspaltung von Kohlendioxid erfolgt.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von 4,4'-Dinitrodiphenyläther, das darin
besteht, daß man 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat in Gegenwart basischer Katalysatoren, vorzugsweise
Kalium-tert.-butylat, Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat,
Kaliumacetat oder Kaliumcyanid, decarboxyliert.
Erhitzt man beispielsweise eine Schmelze von 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat mit wenig Kaliumcarbonat
auf Temperaturen von etwa 2000C, so entsteht unter Kohlendioxidentwicklung gemäß nachfolgendem
Formelschema der 4,4'-Dinitrodiphenyläther in sehr guter Ausbeute:
NO2
Die Erfindung war insofern im höchsten Maße überraschend, als aus dem Stand der Technik bekannt
war, daß beim Erhitzen von Diphenylcarbonat mit basischen Katalysatoren Salicylsäurederivate
entstehen.
So ist der USA.-Patentschrift 2 319 197 die Lehre zu entnehmen, daß man aus Diphenylcarbonat bei
Temperaturen von 230 bis 2700C in Gegenwart von
Kaliumcarbonat als Katalysator o-Phenoxyphenylbenzoat und Phenol nach folgendem Formelbild
herstellen kann:
Die zur Durchführung des Verfahrens erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren sind basischer
Natur. Als Beispiele für basische Katalysatoren seien genannt: Hydroxide, wie Lithium-,
Natrium- und Kaliumhydroxid, Carbonate, wie Natrium-, Kalium- oder Calciumcarbonat, ferner
Acetate, wie Kaliumacetat oder Bleiacetat, Cyanide, wie Natrium- oder Kaliumcyanid, Phenolate, wie
Natriumphenolat, ferner Kalium-tert.-butylat, Borax und Natriumaluminat. Als Katalysator im Sinne der
Erfindung kann aber auch Kaliumjodid verwendet werden. Vorzugsweise werden Kalium-tert.-butylat,
Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumacetat oder Kaliumcyanid verwendet. Die Menge der anzuwendenden
basischen Katalysatoren ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung. Zweckmäßig wendet
man im allgemeinen 0,1 bis 5 Gewichtsprozent • Katalysator, bezogen auf die eingesetzte Menge an
4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat, an, wobei jedoch die besten Ergebnisse in der Regel mit Mengen von 0,2
bis 2,0 Gewichtsprozent Katalysator erhalten werden. Das Verfahren der Erfindung ist in sehr einfacher
Weise durchzuführen. Vorzugsweise wird ohne Lösungsmittel in der Schmelze gearbeitet. Es ist
jedoch auch möglich, das Verfahren der Erfindung in Lösungsmitteln durchzuführen. Arbeitet man in
der Schmelze, so erhitzt man das geschmolzene 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat mit dem Katalysator
auf Temperaturen, bei denen eine kräftige Kohlendioxidentwicklung zu beobachten ist. Diese Temperaturen
liegen je nach Art und Menge des verwendeten Katalysators in der Regel zwischen 100 und 3000C,
vorzugsweise 150 und 2800C, wobei es durchaus aber auch möglich sein kann, diese Temperaturgrenze
nach oben oder unten zu überschreiten. Das Ende der Reaktion ist am Stillstand der Gasentwicklung
zu erkennen. Die Aufarbeitung ist ebenfalls sehr einfach. Das Verfahrensprodukt kann z. B. in
vorteilhafter Weise unter vermindertem Druck direkt aus dem Reaktionsgefäß abdestilliert werden und
bzw. oder durch Umkristallisieren gereinigt werden. Das Verfahrensprodukt fällt in guten Ausbeuten und
in der Regel bereits sehr rein an.
Das als Ausgangsverbindung verwendete 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat
ist ebenfalls bequem zugänglich, z. B. durch Nitrieren von Diphenylcarbonat oder durch Phosgenierung von 4-Nitrophenol.
4,4'-Dinitrodiphenyläther ist ein sehr wertvolles Zwischenprodukt. Er läßt sich z. B. zum 4,4'-Diaminodiphenyläther
reduzieren und anschließend in das entsprechende Diisocyanat überführen. Sowohl
4,4'-Diaminodiphenyläther als auch 4,4'-Diphenylätherdiisocyanat
sind Ausgangsverbindungen für hochwertige Kunststoffe, z. B. für hochhitzebeständige
Polyimidkunststoffe.
2QH5-O-CO-O-QH5
CO2 + QH5OH +
OQH5 COOQH5
Es war daher keineswegs vorherzusehen, daß das Verfahren der Erfindung einen völlig anderen Verlauf
nehmen und zu anderen Reaktionsprodukten führen würde, nämlich an Stelle von den zu erwartenden
Salicylsäurederivaten Diphenylätherderivate liefert.
40 g 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat werden mit 0,5 g Kaliumcarbonat verschmolzen. Bei etwa 1800C
beginnt eine COa-Entwicklung. Die Temperatur wird auf 2600C gesteigert und so lange gehalten, bis die
Gasentwicklung beendet ist. Nach dem Erkalten wird die erhaltene Schmelze (34,4 g) in siedendem Benzol
aufgenommen, und 3,5 g eines unlöslichen Rück-Standes werden abfiltriert. Es fallen 25 g bei 143
bis 144° C schmelzender Kristalle aus, deren IR-Spektrum
mit dem von auf anderem Wege hergestelltem 4,4'-Dinitrodiphenyläther übereinstimmt.
Bei spi el 2
10 g 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat werden mit 0,1 g Ätzkali verschmolzen. Die COa-Entwicklung beginnt
bei 1400C. Gegen Ende der Reaktion wird kurz auf 2200C erhitzt. Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel
1. Ausbeute 8 g 4,4'- Dinitrodiphenyläther, Schmelzpunkt 1420C.
B e i s ρ i e 1 e 3 bis 13
Allgemeine Arbeitsvorschrift
Die folgende Tabelle gibt Auskunft über Art und Menge (in Gewichtsprozent, bezogen auf 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat)
des Katalysators, über den Temperaturbereich, in dem die Decarboxylierung durchgeführt wurde, und über die Reaktionszeit.
Der Katalysator wird jeweils in die etwa 1500C warme Schmelze des 4,4'-Dmitrodiphenylcarbonats
eingerührt. Dann erhöht man die Temperatur auf den Decarboxylierungsbereich und hält sie so lange,
bis die Gasentwicklung zum Stillstand kommt. Man * läßt auf etwa 1500C abkühlen, rührt langsam Toluol
(etwa 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Ausgangsstoffe) in die Schmelze ein, filtriert heiß und
läßt das Filtrat abkühlen, wobei die Hauptmenge des 4,4'-Dinitrodiphenyläthers in reiner Form auskristallisiert.
Er wird mit Methanol gewaschen und im Vakuum getrocknet; Schmelzpunkt 142 bis 144°C, Ausbeute 85 bis 90% der Theorie. Aus der
Mutterlauge gewinnt man durch Einengen eine weitere Fraktion; Schmelzpunkt 138 bis 1420C,
Ausbeute 3 bis 5%. Die Gesamtausbeute beträgt mehr als 90% der Theorie.
Beispiel | Katalysator | Menge an Katalysator | Reaktionszeit | Reaktionstemperatur |
in% | in Minuten | in 0C | ||
3 | Kaliumcarbonat | 0,5 | 180 bis 200 | 360 |
4 | Kaliumacetat | 0,5 | 180 bis 205 | 300 |
5 | Kaliumphenolat | 0,5 | 175 bis 198 | 300 |
6 | Kalium-tert.-butylat | 0,5 | 175 bis 202 | 300 |
7 | Kaliumhydroxid | 0,5 | 170 bis 208 | 300 |
8 | Kaliumantimonat | 1 | 220 bis 250 | 135 |
9 | sec.-Kaliumphosphat | 1 | 240 bis 250 | 120 |
10 | Kaliumiodid | 1 | 240 bis 260 | 90 |
11 | Kaliumcyanid | 1 | 200 bis 240 | 75 |
12 | Rubidiumcarbonat | 1 | 160 bis 180 | 130 |
13 | Cäsiumcarbonat | 1 | 160 bis 200 | 50 |
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von 4,4'-Dinitrodiphenyläther, dadurch gekennzeichnet, daß man 4,4'-Dinitrodiphenylcarbonat in Gegenwart basischer Katalysatoren, vorzugsweise Kalium-tert.-butylat, Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumacetat oder Kaliumcyanid, decarboxyliert.
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