DE1290148B - Verfahren zur Herstellung von 4, 4'-Dinitrodiphenylaether - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 4, 4'-Dinitrodiphenylaether

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DE1290148B
DE1290148B DEF52407A DEF0052407A DE1290148B DE 1290148 B DE1290148 B DE 1290148B DE F52407 A DEF52407 A DE F52407A DE F0052407 A DEF0052407 A DE F0052407A DE 1290148 B DE1290148 B DE 1290148B
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carbonate
dinitrodiphenyl
ether
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Dr Hans
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Mueller
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C317/00Sulfones; Sulfoxides

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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.
Beispiel 1
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)

  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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