DE2517435C3 - Verfahren zur Gewinnung von 1,8-Dinitroanthrachinon aus Dinitroanthrachinon-Gemischen - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von 1,8-Dinitroanthrachinon aus Dinitroanthrachinon-GemischenInfo
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- DE2517435C3 DE2517435C3 DE19752517435 DE2517435A DE2517435C3 DE 2517435 C3 DE2517435 C3 DE 2517435C3 DE 19752517435 DE19752517435 DE 19752517435 DE 2517435 A DE2517435 A DE 2517435A DE 2517435 C3 DE2517435 C3 DE 2517435C3
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von 1,8-Dinitroanthrachinon.
Die vollständige Nitrierung von Anthrachinon zu Dinitroanthrachinonen in Schwefelsäure mit Salpetersäure (Hefti; HeIv. 14, 1404 [31]) und in reiner
Salpetersäure (Boettger, Petersen, Ann. 160, [147]) liefert Dinitroanthrachinon-Gemische, die im
wesentlichen aus 1,5-, 1,8-, 1,6- und 1,7-Dinitroanthrachi- 2s
nonen bestehen. Die 1,5- und 1,8-Dinitroanthrachinone
steilen wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung von Farbstoffen dar (Coulour Index 65 405, 65 415,
69 015, 70 510). Voraussetzung dabei aber ist, daß diese
Stoffe möglichst frei sein müssen von 1,6- und \o
1,7-Dinitroanthrachinonen.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, aus bei der
Nitrierung von Anthrachinon anfallenden Dinitroanthrachinon-Gemischen möglichst reines 1,5- und 1,8-Dinitroanthrachinon abzutrennen.
Zu diesen Zwecken wurden die Dinitroanthrachinone beispielsweise durch Zugabe von Wasser aus dem
entsprechenden Reaktionsmedium ausgefällt, getrocknet und aus organischen Lösungsmitteln wie Alkohol,
Eisessig, Aceton, Nitrobenzol (deutsche Patentschriften 167 699 und 72685, Hefti, HeIv. 14, 1404 [1931],
Römer, Ber. 16,365) umkristallisiert.
So wird beispielsweise in der DT-PS 1 67 699 eine fraktionierte Kristallisation der Lösungen des Roh-Dinitroanthrachinons mit Nitrobenzol erwähnt, nach der
es durch mehrmaliges Umkristallisieren der einzelnen Fraktionen gelingen soll, die Derivate abzutrennen. Aus
Essigsäureanhydrid wird das 1,8-Dinitroanthrachinon in Form tiefgelber dicker Prismen vom Schmelzpunkt
312° C erhalten. Eine Ausbeuteangabe und eine so
detaillierte Beschreibung des Trennverfahrens befindet sich in der DT-PS 1 67 699 allerdings nicht.
Es ist weiterhin aus der USA.-Patentschrift 23 09 708 bekannt, 1,5- und 1,6-Dinitroanthrachinon aus Dinitroanthrachinon-Gemiichen abzutrennen, indem man ss
diese Gemische 2-4 Stunden mit wäßriger Natriumsulfit-Lösung erhitzt. Eine Auftrennung des dabei anfallenden 1,5- und 1,8-Dinitroanthrachinon-Gemisches kann
so allerdings nicht erreicht werden.
Die polnische Patentschrift 52 206 beschreibt ein fto Verfahren, bei dem Anthrachinon in Flußsäure nitriert
wird, die Dinitroanthrachinone abgetrennt und mit konzentrierter Salpetersäure bei 5O0C ausgerührt
werden. Dabei geht außerdem 1,5-Dinitroanthrachinon
alles in Lösung. Nach dem Abtrennen des 1,5-Dinitroan fts
thrachinons wird durch Zugabe von Eisessig aus dem Filtrat das 1,8-Dinitroanthrachinon ausgefällt, während
1,6- und 1,7-Dinitroanthrachinon in Lösung bleiben.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß Salpetersäure/Eisessig-Gemische nicht ungefährlich
und technisch schlecht zu handhaben sind.
Es ist weiterhin bekannt, 13- und 1,8-Dinitroanthrachinon durch Behandlung von Dinitroanihrachinon-Gemischen mit bestimmten Nitrogruppen enthaltenden
aromatischen Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Nitrobenzol . oder Nitrotoluol zu trennen. Dabei wird
jedoch 1,5-Dinitroanthrachinon in einer Reinheit von nur 93.5% (DT-AS 22 48 704) bzw. 953% (japanische
Patentanmeldung J 49 076-851) und 1,8-Dinitroanthrachinon in einer Reinheit von nur 825% erhalten.
Es wurde nun ein Verfahren zur Gewinnung von 1,8-Dinitroanthrachinon aus Dinitroanthrachinon-Gemischen indem man solche Gemische mit einem
Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur behandelt gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
solche Gemische, die mindestens 70% 1,8-Dinitroanthrachinon enthalten, mit Sulfolan, 1 -Chlomaphthalin,
Trichlorbenzol oder Nitrilen aromatischer Mono- oder Dicarbonsäuren mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen als
Lösungsmittel behandelt, abkühlt und das dabei auskristallisierende 1,8-Dinitroanthrachinon in an sich
bekannter Weise abtrennt und isoliert.
Unter Dinitroanthrachinon-Gemische werden dabei im allgemeinen Gemische verstanden, wie sie in an sich
bekannter Weise bei der Nitrierung von Anthrachinon und/oder 1-Nitroanthrachinon z.B. mit Salpetersäure
allein oder einem Gemisch von Salpeter- und Schwefelsäure erhalten v/erden. Die Herstellung solpher
Gemische wird beispielsweise in DT-OS 21 43 253 oder DT-OS 23 06 611 beschrieben. Die Reaktionsbedingungen, wie Temperatur, Molverhältnis Salpetersäure zu
Anthrachinon oder Salpetersäurekonzentration, bei denen diese Gemische erhalten wurden, sind für ihren
Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch. Diese Gemische können weiterhin
willkürlich durch Mischung der Reaktionsprodukte verschiedener Nitrierungen des Anthrachinons oder
ihrer Aufarbeitungsstufen zusammengestellt worden sein. Im allgemeinen sind in solchen Gemischen neben
1,8-Dinitroanthrachinon noch 1,5-, 1,6-, 1,7-Dinitroanthrachinon enthalten und evtl. auch 2-Nitro-anthrachinon, I-Nitroanthrachinon und Anthrachinon in Spuren.
Der Gehalt an 1,8-Dinitroanthrachinon ist dabei für den Einsatz solcher Gemische im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch, er kann in weiten
Grenzen schwanken. Im allgemeinen geht man jedoch von solchen Gemischen aus, die 1,8-Dinitroanthrachinon-Mengen von ca. 50 bis 95% enthalten, wobei es sich
als vorteilhaft herausgestellt hat, solche Gemische einzusetzen, die mindestens 70% 1,8-Dinitroanthrachinon enthalten. Der Gehalt dieser Gemische an
l.e-Zl^-Dinitroanthrachinonen sollte vorteilhafterweise
nicht größer als 5 Gew.-% betragen. Der Gehalt an 1,5-Dinitroanthrachinon sollte nicht größer als 20
Gew.-% sein. Gemische, deren Gehalt an 1,5-Dinitroanthrachinon 20 Gew.-% übersteigt, sollten einer vorangehenden !,S-Dinitroanthrachinon-Abtrennung unterworfen werden. Die Abtrennung des 1,6-Dinitroanthrachinons kann dabei in an sich bekannter und relativ
einfacher Weise aufgrund seiner Unlöslichkeit in konzentrierter Salpetersäure erfolgen. So fällt beispielsweise 1,5-Dinitroanthrachinon bei der direkten Nitrierung von Anthrachinon mit konzentrierter Salpetersäure bereits im Reaktionsgemisch als unlöslicher Niederschlag an, und kann so durch einfache Filtration von den
übrigen Dinitroanthrachinonen weitgehend abgetrennt
werden. Die Abtrennung des 1,5-Dinitroanthrachinons
kann in einer vorteilhaften Ausführungsform weiterhin in der Weise erfolgen, daß man das Dinitroanthrachinon-Gemisch
mit einem der erfindungsgemäßen Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur behandelt ab- s
kühlt das ausfallende 1,5-Diniiroanthrachinon absaugt
und aus dem so erhaltenen Filtrat ein rohes 1,8-Dinitroanthrachinon entweder durch Abdestillieren des Lösungsmittels
oder durch Fällen mit Alkoholen wie Methanol, Äthanol oder Butanol gewinnt Das so ι ο
erhaltene, weitgehend von 1,5-Dinitroanthrachinon befreite rohe 1,8-Dinitroanthrachinon kann dann dem
erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen werden.
Als im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare Lösungsmittel kommen ein- oder mehrfach ι s
durch Halogen substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe in Frage. Beispielsweise seien genannt:
o-Dichlorbenzol, 1,2,3-TrichlorbenzoI, 1,2,4-Trichlorbenzol
und Chlornaphthaline, wie z. 3.1-Chlornaphthalin.
Weiterhin kommen Nitrile aromatischer oder aliphatischer Mono- oder Dicarbonsäuren in Frage, wobei im
Falle aliphatischen Mono- oder Dicarbonsäuren solche mit 3 bis 8 C-Atomen, vorzugsweise solche mit 5 bis 7
C-Atomen in Frage kommen. Beispielsweise seien genannt: Benzonitril, Adipinsäuredinitril, Malonsäuredinitril,
Bernsteinsäure-dinitril, Glutarsäuredinitril, Pimelinsäure-dinitril.
Als weiterhin im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare Lösungsmittel seien die cyclisehen
Sulfone genannt, beispielsweise Tetramethylensulfon (Sulfolan), Pentamethylensulfon, 2-Methyl-tetramethylensulfon,
Hexamethylensulfon.
Bevorzugt eingesetzte Lösungsmittel dabei sind: Sulfolan, 1 -Chlornaphthalin und Adipinsäuredinitril.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im allgemeinen in der Weise, daß man das
betreffende Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur vorlegt und das aufzutrennende Dinitroanthrachinongemisch
einrührt. Dabei wird im allgemeinen das Lösungsmittel in der 4- bis 7fachen Gewichtsjnenge des
eingesetzten Dinitroanthrachinongemisches vorgelegt. Unter erhöhter Temperatur werden dabei je nach
eingesetztem Lösungsmittel Temperaturen von 1500C bis zum Siedepunkt des betreffenden Lösungsmittels
verstanden, wobei Temperaturen von 170 —21O0C
bevorzugt sind. Nach vollständiger Eintragung des Dinitroanthrachinongemisches beläßt man noch einige
Zeit unter Rühren bei erhöhter Temperatur, im allgemeinen 30 — 240 Minuten. Dann kühlt man ab, und
zwar je nach eingesetztem Lösungsmittel auf Temperaturen von 0—2000C, bevorzugt auf Temperaturen von
20—1800C und isoliert das dabei auskristallisierende
1,8-Dinitroanthrachinon in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch einfache Filtration. Verwendet ss
man beispielsweise Sulfolan als Lösungsmittel, so wird das Dinitroanthrachinongemisch vorteilhafterweise bei
Temperaturen um 1800C eingerührt, und sodann auf
20-600C abgekühlt. Verwendet man dagegen 1-Chlornaphthalin,
so wird man vorieilhafterweise das Dinitro- r,o
anthrachinongemisch bei einer Temperatur um 2100C
eintragen und sodann auf 180° C zur Kristallisation abkühlen. Man erhält so ein reines 1,8-Dinitroanthrachinongemisch,
dessen Reinheit durch wiederholtes Behandeln mit dem jeweiligen erfindungsgemäßen Lösungs- <.s
mittel noch gesteigert werden kann.
Das erfindungsgemaße Verfahren kann sowohl unter Normal- als auch unter erhöhtem Druck durchgeführt
werden. Im aligemeinen wird man jedoch bei Normaldruck
arbeiten.
40 g eines nach dem Verfahren der DT-OS 21 43 253 erhaltenen 1,8-Dinitroanthrachinon-Gemisches (Analyse
84,0% 1,8-Dinitroanthrachinon, 14,0% 1,5-Dinitroanthrachinon) werden in 160 g Sulfolan 1 Stunde bei 1800C
gerührt Der Feststoff ist dann vollständig gelöst Anschließend wird das Gemisch innerhalb 30 Minuten
auf 20 bis 25° C abgekühlt Man rührt bei dieser Temperatur 30 Minuten nach und saugt über eine
Glassinternutsche ab. Der Filterkuchen wird gut abgepreßt, mit 20 g Sulfolan, dann mit Methanol
sulfoianfrei gewaschen. Nach zweimaliger Wiederholung der Kristallisation erhält man 22,1 g 1,8-Dinitroanthrachinon
(98,5 Gew.-%, Ausbeute: 64,7% d. Th.).
40 g des in Beispiel 1 verwendeten 1,8-Dinitroanthrachinon-Gemisches
werden in 280 g 1-Chlornaphthalin eingetragen und 2 Std. bei 210°C gerührt Man läßt auf
1800C abkühlen und rührt 30 Minuten nach. Unter Verwendung einer auf 1800C heizbaren Glassinternutsche
saugt man den Feststoff ab, der anschließend gut abgepreßt wird. Gewaschen wird mit 20 g 1800C
heißem 1-Chlornaphthalin, dann nach dem Abkühlen mit Methanol. Man erhält 16,7 g 1,8-Dinitroanthrachinon
(98,6 Gew.-%, Ausbeute: 49,0% d. Th.).
208 g Anthrachinon werden mit 2540 g 99%iger Salpetersäure (Molverhältnis Salpetersäure zu Anthrachinon
40 :1) 1,75 Stunden bei 35° C gerührt. Danach werden ca. 165 g Wasser zugegeben, das ausgefallene
1,5-Dinitroanthrachinon (a) wird abgesaugt, das Filtrat mit weiteren 244 g Wasser verdünnt und das ausgefallene
1,8-Dinitroanthrachinon (b) abgesaugt.
(a) Ausbeute:
111g (36% der Theorie), 82,3% 1,5-Dinitroanthrachinor,
15,0% 1,8 Dinitroanthrachinon
(b) Ausbeute:
105 g (35% der Theorie), 19,2% 1,5-Dinitroanthrachinon,
79% 1,8-Dinitro-anthrachinon
50 g der Fraktion (b) werden in 350 g Sulfolan bei 1900C gerührt, bis der Feststoff vollständig in Lösung gegangen ist. Man läßt innerhalb 30 Minuten auf 400C abkühlen, rührt noch 30 Minuten nach und saugt ab. Nach dem Abpressen des Filterkuchens wird mit 25 g Sulfolan, dann mit Methanol gewaschen. Zweimalige Wiederholung der Kristallisation liefert 22,4 g eines 99,0%igen 1,8-Dinitro-anthrachinons (Ausbeute 56,2% der Theorie).
50 g der Fraktion (b) werden in 350 g Sulfolan bei 1900C gerührt, bis der Feststoff vollständig in Lösung gegangen ist. Man läßt innerhalb 30 Minuten auf 400C abkühlen, rührt noch 30 Minuten nach und saugt ab. Nach dem Abpressen des Filterkuchens wird mit 25 g Sulfolan, dann mit Methanol gewaschen. Zweimalige Wiederholung der Kristallisation liefert 22,4 g eines 99,0%igen 1,8-Dinitro-anthrachinons (Ausbeute 56,2% der Theorie).
50 g der Fraktion (b) in Beispiel 3 werden in 350 g 1-Chlornaphthalin 2 Stunden bei 2100C gerührt. Nach
dem Abkühlen auf 180° C (Dauer 30 Minuten) rührt man
noch 30 Minuten nach und saugt über eine auf 180° C
geheizte Glassinternutsche ab. Der gut abgepreßte Filterkuchen wird mit 25 g 1800C heißem 1-Chlornaphthalin
und nach dem Abkühlen mit Methanol chlornaphthalinfrei gewaschen. Man gewinnt 18,0 g des 98,6%igen
1,8-Dinitro-anthrachinon (Ausbeute: 45,0% d. Th.).
1000 g eines Nitriergemisches, bestehend aus 25,6% 1-Nitro-anthrachinon, 40% 2-Nitro-anthrachinon.
11,2% Anthrachinon, 10,5% 1,8-Dinitro-anthrachinon,
1,9% 1,5-Diniiro-anthrachinon und 10,7% 1,6/1,7-Dinitro-anthrachinon,
werden mit 4050 g 99%iger Salpetersäure (Molverhältnis Salpetersäure zu nitrierbaren
Produkten 19:1)23 Stunden bei 65°C gerührt. Danach
wird auf 0°C abgekühlt und das ausgefallene 1,5-Dinitro-anthrachinon
(a) abgefiltert. Daraufhin wird das Filtrat mit 410 g Wasser verdünnt (Molenbruch 0,66)
und das ausgefallene Produkt (b) abgetrennt
(a) Ausbeute:
374 g 79,1% 1,5-Dinitro-anthrachinon, 18% 1,8-Dinitro-anthrachinon
(b) Ausbeute:
165 g 5,4% 1,5-Dinitro-anthrachinon, 92,0% 1,8-Dinitro-anthrachinon
50 g des Produktes (b) werden aus 200 g Sulfolan analog Beispiel 1 behandelt Bereits nach zweimaliger
Kristallisation erhält man 32,2 g eines 99,0%igen 1,8-Dinitro-anthrachinons (Ausbeute 70% d. Th.).
50 g der Fraktion (b) in Beispiel 5 werden mit 250 g 1-Chlornaphthalin behandelt wie in Beispiel 2 beschrieben.
Man erhält 24,6 g 1,8-Dinitro-anthrachinon (98,1 %ig, Ausbeute: 53% d. Th.).
50 g eines Dinitro-anthrachinon-Gemvsches, das 51,1% 1,5- und 48,6% 1,8-Dinitro-anthrachinon enthält,
werden in 200 g Sulfolan 3 Stunden bei 170° C geruht.
Man läßt innerhalb 30 Minuten auf 1400C abkühlen, rührt weitere 1,5 Stunden bei dieser Temperatur und
saugt dann über eine auf 1400C vorgeheizte Glassinternutsche
ab. Der Filterrückstand enthält die 1,5-Dinitroanthrachinon-Fraktion.
Aus dem Filtrat isoliert man entweder durch Verdünnen mit 200 g Methanol 24,1 g einer 1,8-Dinitro-anthrachinon-Fraktion, die wie in
Beispiel 1 beschrieben durch zweimalige Kristallisation weiter gereinigt werden kann. Man erhält dann 12,5 g
eines 98,2%igen 1,8-Dinitro-anthrachinons (Ausbeute: 50,7% der Theorie).
(l
30 g eines Dinitro-anthrachinon-Gemisches (51,1% 1,5-, 48,6% 1,8-Dinitro-anthrachinon) werden in 180 g
- 1-Chiornaphthalin 1 Stunde bei 21O0C gerührt. Man läßt
innerhalb 30 Minuten auf 180°C abkühlen, saugt bei dieser Temperatur über eine vorgeheizte Glassinternutsche
ab, wäscht mit 30 g heißem 1-Chlornaphthalin. Der Filterrückstand enthält die Hauptmenge 1,5-Dinitro-an-
i., thrachinon. Aus dem Filtrat fällt man durch Zugabe von
Methanol 16,8 g einer 1,8-Dinitro-anthrachinon-Fraktion.
Behandelt man diese Fraktion wie in Beispiel 2 beschrieben, so erhält man 6,2 g eines 98%igen
1,8-Dinitro-anthrachinons (Ausbeute: 42% der Theorie).
30 g eines !,e-Dinitroanthrachinon-Gemisches (Analyse:
83,2% 1,8-Dinitroanthrachinon. 143% 1,5-Dinitroanthrachinon,
0^% 1,6-Dinitroanthrachinon, 0,9%
,,, 1,7-Dinitroanthrachinon) werden in 180 g Bernsteinsäuredinitril
bei 1700C 2 Stunden gerührt. Man läßt auf
1500C abkühlen, rührt bei dieser Temperatur 30 Minuten nach und saugt über eine auf 150°C geheizte
Glassinternutsche ab. Der gut abgepreßte Filterkuchen wird mit 30 g heißem Bernsteinsäuredinitril und nach
dem Abkühlen mit Methanol gewaschen. Bei Wiederholung der Kristallisation erhält man 9,5 g eines 98%igen
1,8-Dinitroanthrachinons (Ausbeute: 37,4% d. Th.).
Beispiel 10
30 g eines 1,8-Dinitroanthrachinon-Gemisches (gleiche
Zusammensetzung wie in Beispiel 9) werden in 180 g Trichlorbenzol bei 170° C 2 Stunden gerührt. Nach
dem Abkühlen auf 1500C rührt man 30 Minuten nach
is und saugt über eine auf 150°C vorgeheizte Glassinternutsche
ab. Gewaschen wird mit heißem Trichlorbenzol und nach dem Abkühlen mit Methanol. Die Kristallisation
wird dreimal wiederholt. Man erhält 10,5 g eines 98,l%igen 1,8-Dinitroanthrachinons (Ausbeute: 41,4%
d-Th.).
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Gewinnung von 1,8-Dinitroanthrachinon aus Dinitroanthrachinon-Gemischen, indem man solche Gemische mit einem Lösungsmittel bei · erhöhter Temperatur behandelt, dadurch gekennzeichnet, oaß man solche Gemische, die mindestens 70% 1,8-Dinitroanthrachinon enthalten, mit Sulfolan, 1-Chlomaphthalin, Trichlorbenzol oder Nitrilen aromatischer Mono- oder Dicarbonsäuren iu mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen als Lösungsmittel behandelt, abkühlt und das dabei auskristallisierende 1,8-Dinitroanthrachinon in an sich bekannter Weise abtrennt und isoliert.
Priority Applications (12)
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US05/672,690 US3996252A (en) | 1975-04-19 | 1976-04-01 | Preparation of pure 1,8-dinitroanthraquinone |
BR7602323A BR7602323A (pt) | 1975-04-19 | 1976-04-14 | Processo para a separacao de 1,8-dinitroantraquinona de misturas de dinitroantraquinona |
CH479276A CH608230A5 (de) | 1975-04-19 | 1976-04-14 | |
SE7604412A SE7604412L (sv) | 1975-04-19 | 1976-04-14 | Sett att framstella ren 1,8-dinitro antrakinon |
GB15273/76A GB1490318A (en) | 1975-04-19 | 1976-04-14 | Process for the preparation of pure 1,8-dinitroanthraquinone |
NL7604081A NL7604081A (nl) | 1975-04-19 | 1976-04-15 | Werkwijze voor de bereiding van zuiver 1.8-dini- troantrachinon. |
ES447066A ES447066A1 (es) | 1975-04-19 | 1976-04-15 | Procedimiento para la separacion de 1, 8 dinitroantraquinonade mezclas de dinitro antraquinonas. |
BE2054944A BE840837A (fr) | 1975-04-19 | 1976-04-16 | Procede de preparation de la 1,8-dinitro-anthraquinone pure |
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FR7611460A FR2307793A1 (fr) | 1975-04-19 | 1976-04-16 | Procede de preparation de la 1,8-dinitroanthraquinone pure |
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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