HU216078B

HU216078B - Eljárás pirazol és származékainak előállítására

Info

Publication number: HU216078B
Application number: HUP9600419A
Authority: HU
Inventors: Erich Fretschner; Hans Rupert Merkle
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1994-08-13
Publication date: 1999-04-28
Also published as: ZA946357B; TW252108B; EP0715622B1; UA47392C2; ATE165348T1; WO1995006036A1; HUT74479A; US5569769A; IL110461A; CA2169380C; KR960703866A; JP3717177B2; CN1131943A; ES2115968T3; DE59405805D1; CA2169380A1; IL110461A0; CZ288738B6; HU9600419D0; CN1069637C

Abstract

A találmány tárgya eljárás 2-alkil-6-metil-N-(1'-metőxi-2'-prőpil)-anilin-klór-acetanilidek előállítására katalitikűs redűktívalkilezéssel, melynek sőrán 2×105– 1×106 Pa nyőmású hidrő énatmőszféraalatt, 20–80 řC hőmérsékleten, platinával bevőnt szénkatalizátőr éshidrőgén, illetve sav kőkatalizátőr jelenlétében legalább egymólegyenérték metőxi-acetőnt reagáltatnak egy mólegyenér ék 2-alkil-6-metil-anilinnal, főlyékőny közegben, hőzzáadőtt őldószer nélkül. Areakcióelegy a reakció kezdetétől vizet tartalmaz. A hidrőgénezés űtánbázist adagőlnak, majd a katalizátőr eltávőlítás ra a reakcióelegyetszűrik, és a címvegyületet a szűrletből kinyerik. Az eljárássalelőállítőtt vegyületek különösen alkalmasak herbicidekként valófelhasználásra. ŕ

Description

A találmány 2-alkil-6-metil-N-(l ’-metoxi-2’-propil)-Nklór-acetanilidek előállítási eljárására vonatkozik.

Az N-alkil-anilin-származékok a mezőgazdaságban hatékony vegyületek, különösen a herbicidek gyártásának intermedieqeiként használhatók fel, amint azt leírták például a 3,937,730 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban. Ezen szabadalmi leírásban röviden leírták az előállítás mikéntjét, de a redukciós alkilezéses eljárással kapcsolatban sem példákat nem hoztak, sem részletes leírást nem közöltek.

A találmány tárgya tökéletesített eljárás a IV képlet szerinti 2-alkil-6-metil-N-(l ’-metoxi-2’-propil)-anilidek (ahol R lehet metil- vagy etilgyök) előállítására katalitikus redukciós alkilezéssel, melynek során a II képlet szerinti metoxi-acetonnak legalább egy mólegyenértékét reagáltatjuk a III képlet szerinti 2-alkil-6metil-anilin egy mólegyenértékével, folyékony közegben, hozzáadott oldószer nélkül, platinával bevont szénkatalizátor és hidrogén, illetve sav kokatalizátor jelenlétében, 2χ 10⁵— 1 χ 10⁶ Pa nyomású hidrogénatmoszféra alatt, 20-80 °C hőmérsékleten, azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy a reakció kezdetétől vizet tartalmazott, és a hidrogénezés után bázist adtunk hozzá, majd a katalizátor eltávolítása végett a reakcióelegyet leszűrtük, s a címvegyületet a filtrátumból nyertük ki.

R előnyösen etilgyököt jelent.

A kiindulási vegyületek a kereskedelemben beszerezhetők, vagy ismert módszerekkel állíthatók elő.

A CS 270548 számú csehszlovák szabadalmi leírás a 2-etil-6-metil-N-(l-metoxi-2-propil)-anilin előállításának platina (mint hidrogénezőkatalizátor) és szervetlen sav (mint protonálókatalizátor) jelenlétében történő redukciós alkilezéses eljárását hja le. Ennek az eljárásnak a hátrányai, hogy friss katalizátor folyamatos hozzáadása nélkül a reakció nem játszódik le teljesen, s jelentős katalitikus aktivitás vész el a katalizátor visszavezetése során. A finoman szétoszlatott katalizátor kiszűrése nehézségekbe ütközik, mivel a szűrőt eltömíti. Ez hosszú szűrési időhöz vezet. Ökológiai szempontból további hátránya az eljárásnak, hogy oldószerként feleslegben alkalmazott metoxi-izopropanolt használnak fel.

A 2-alkil-6-metil-(l’-metoxi-2’-propil)-anilin előállításának olyan tökéletesített eljárását kerestük, amely ipari méretekben alkalmazható, s amely az ismert eljárásokkal szemben ökológiai és gazdasági előnyökkel rendelkezik. A katalizátorok és kokatalizátorok szűréssel történő eltávolításának jobb módszerére volt szükség, csakúgy, mint az aktív szén és oldószer további hozzáadásának elkerülésére.

Meglepő módon azt találtuk, hogy a hozam és a tisztaság csökkentése nélkül a hidrogénezőkatalizátor, a sav kokatalizátor és a végtermék elkülönítése megvalósítható az ismert előállítási eljárás oly módon történő végrehajtásával, hogy a redukciós alkilezés során vizet adagolunk, és a reakcióelegyhez a bázist a végtermék elkülönítése előtt adjuk. Továbbá azt találtuk, hogy az újra felhasznált katalizátor csekély aktivitáscsökkenést mutatott a többszöri felhasználás során, miáltal a teljes aktivitás fenntartásához katalizátor hozzáadására egyáltalán nem, vagy csak kis mennyiségben volt szükség.

A II képlet szerinti metoxi-aceton előállítható például a metoxi-izopropanol dehidrogénezésével, s az így kapott hidrogén felhasználható a találmányban leírt eljárás hidrogénezési lépéséhez.

A reakcióelegy víztartalma a metoxi-acetonra vonatkoztatva 5-50 tömegszázalék, általában 10-40 tömegszázalék, még inkább 15-30 tömegszázalék lehet. AII képlet szerinti metoxi-acetont leginkább 25 tömegszázaléknyi vízzel képzett azeotrop elegyként használtuk.

A kondenzációs reakciót sav kokatalizátorral savanyított vizes közegben végeztük. Az alkalmazott sav kokatalizátor lehet H₃PO₄ vagy H₂SO₄, melyek közül a kénsav az előnyösebb. A sav kis mennyiségei elegendőek, például a jelen lévő 2-alkil-6-metil-anilin mennyiségére vonatkoztatva 0,001-0,08 mólegyenérték arányban.

A II és III képlet szerinti vegyületek közötti reakció exoterm, és a reakcióelegy hőmérsékletét 35-60 °C közé - még inkább 40-50 °C közé - hagyjuk emelkedni, mely hőmérsékletet a hidrogénezés érdekében - szükség esetén - külső hűtéssel tartunk fenn.

A hidrogénezéshez használt katalizátor aktiváltszénhordozóra felvitt platina, amelyet platinázott (platinával bevont) szénként is említünk. A platina a hordozóra vonatkoztatva 3-6, előnyösen 4-5 tömegszázalékos arányban van jelen. A katalizátorral kapcsolatban azt találtuk, hogy az körülbelül százszor használható fel újra anélkül, hogy aktivitását, illetve reakcióaktivitását illetően károsodna. Előnyös esetben a katalizátor például 10-15 alkalomnál is többször felhasználható. Ilyen esetben előnyös, ha az újrafelhasználás során kis mennyiségben friss katalizátort adagolunk.

A reakciót megelőzően az autoklávból el kell távolítani a levegőt. Ez az autokláv inért gázzal (például neon, argon, hélium vagy nitrogén) történő kiöblítésével, illetve feltöltésével valósítható meg. Előnyös a nitrogén használata.

A reakciót alkalmasan szeparált gázbeömlő szelepekkel felszerelt autoklávban hajthatjuk végre, melyben például egy szelep a hidrogéné, egy a nitrogéné, s szükség szerint egy a levegőé. A hidrogénezést 3-7 bar, még inkább 4-6 bar nyomású hidrogénatmoszférában végezhetjük (1 bar= 1 χ 10⁵ Pa).

A hidrogénezés után hozzáadott bázis lehet KOH vagy NaOH, előnyösen NaOH. Elegendő mennyiségű bázist adagolunk annak érdekében, hogy a sav kokatalizátort semlegesítsük, mely a vizes fázisból sóként nyerhető vissza.

A szűrést megelőzően előnyös a nem reagált hidrogénnek az autoklávból inért gázzal (például a fentebb említett gázok egyikével, elsősorban nitrogénnel) történő eltávolítása. A reakcióelegyet az autoklávból szűrőn keresztül engedtük ki. Nyomáskülönbség alkalmazása előnyös lehet, például csökkentett nyomás a szűrő mögött, vagy megnövelt nyomás a szűrő fölött, az autokláv felőli oldalon. Az elegynek az autoklávból történő teljes eltávolítása, illetve a szűrési idő lerövidítése szempontjából egyaránt előnyösebb az autoklávon belül nitrogéngáznyomás alkalmazása. Mielőtt a következő reak2

HU 216 078 Β cióban újra felhasználnánk, a platinázott szénkatalizátor vízzel mosható és nitrogéngázáram alatt szárítható, például technikai tisztaságú nitrogénnel vagy levegő/nitrogén keverékkel. Az I általános képletű vegyület képezi a szerves fázist, s a vizes fázistól ismert módszerekkel választható el, majd tisztítható, vagy közvetlenül felhasználható a következő lépéshez, például mezőgazdaságilag aktív anyagok előállításához.

Összefoglalva: a találmány tárgya a IV képlet (ahol R metil- vagy etilcsoport) szerinti vegyületek előállítási eljárása, mely szerint

i) első lépésként katalitikus redukciós alkilezést hajtunk végre, melyben a II képlet szerinti metoxi-aceton legalább egy mólegyenértékét reagáltatjuk a III képlet szerinti 2-alkil-6-metil-anilin egy mólegyenértékével, folyékony közegben, hozzáadott oldószer, illetve sav kokatalizátor jelenlétében 2χ 10⁵— 1 χ 10⁶ Pa nyomású hidrogénatmoszféra alatt, 20-80 °C hőmérsékleten; és ii) második lépésként a kapott I képlet szerinti vegyületet monoklór-ecetsav-kloriddal reagáltatjuk, és a IV képlet szerinti vegyületet izoláljuk, azzal jellemezve, hogy az első i) lépésben a reakcióelegy a reakció megkezdésétől vizet tartalmaz, és a hidrogénezés után az elegyhez bázist adtunk, s a katalizátor elkülönítése érdekében az elegyet leszűrtük.

Az ii) reakciólépésnek, amely a IV képlet szerinti vegyületet eredményezi, a leírása megtalálható például az 1 176 659 számú kanadai szabadalmi leírásban.

A monoklór-ecetsav-kloridot ekvimolárisan vagy feleslegben (az I képlet szerinti vegyületre vonatkoztatva 20 mol/mol arányig) alkalmazhatjuk. Az 5-15 mól/ mol-os felesleg az előnyben részesített. A reakció végrehajtható inért oldószer (például aromás oldószerek, mint benzol, toluol, xilol) jelenlétében. A feleslegben alkalmazott monoklór-ecetsav-klorid különösen előnyös a tekintetben, hogy a reakció számára oldószerként szolgál, anélkül, hogy más oldószer felhasználása válna szükségessé. A reakció hőmérséklete 50-130 °C között változhat. A reakció előnyösen 70 °C és a reakcióelegy refluxhőmérséklete közötti tartományban játszódik le, legkedvezőbben a reakcióelegy refluxhőmérsékletén.

A felesleges monoklór-ecetsav-klorid ledesztillálása után a terméket 50-100 °C-on vízzel mossuk. A mosást előnyös több alkalommal megismételni. Szintén előnyös a mosáshoz használt vízhez lúgot, elsősorban nátrium-hidroxidot vagy kálium-hidroxidot adni, hogy a víz pH-ját 4-10 közé állítsuk. A terméket ezután 100-200 °C-on in vacuo szárítottuk.

Az ii) reakciólépést részletekben vagy folyamatosan is végezhetjük. Folyamatos üzem esetén előnyös a monoklór-ecetsav-klorid és az I képlet szerinti vegyületnek a reakcióedénybe történő egyidejű adagolása, s közvetlenül ezután a reakcióelegy in vacuo koncentrálása. A reakció során képződött hidrogén-klorid gáz alakjában elkülöníthető, komprimálható és acélpalackokba tölthető, vagy vízben feloldva koncentrált sósav készítéséhez használható.

A találmány szerinti eljárás i) lépése a redukciós alkilezés leírását (M. Freifelder, Practical Catalytic Hydrogenation, pp. 346-349, Wiley Interscience 1971) illetően is meglepő. E szerint a reakcióvíznek például vízmentes szervetlen sóval történő eltávolítása növeli a hozamot, azáltal, hogy az egyensúly a kondenzációs termék (például azometin) képződésének irányába tolódik.

A találmány szerinti eljárás i) lépésének előnyei a következők szerint foglalhatók össze:

- a platinakatalizátor ciklikus visszavezetését jelentős aktivitás- és szelektivitásveszteség nélkül valósítottuk meg;

- a végtermékek könnyebben izolálhatok;

- a katalizátor könnyebben különíthető el;

- a reaktánsokhoz nem adtunk szerves oldószert.

A következő példák részletesebben szemléltetik a találmányt.

Példák

1. példa A 2-etil-6-metil-N-(l ’-metoxi-2’-propil)-anilin előállítása

236,1 g (2,01 mól) frissen készített metoxi-acetont (75% metoxi-aceton, 25% víz) autoklávban 233,9 g (1,73 mól) 2-metil-6-etil-anilinnel kevertünk össze. 20 g vízzel 3,7 g, előzetesen víz alatt tárolt Pt-C (5%) katalizátort adtunk az autoklávba. Az elegy keverése közben cseppenként 4,3 g 96%-os kénsavat adagoltunk óvatosan. Az autoklávot bezártuk, és a levegőt kiáramoltattuk oly módon, hogy az autoklávot technikai tisztaságú nitrogénnel 5 bar nyomásig töltöttük, evakuáltuk, nitrogénnel újra feltöltöttük, mindezt háromszor ismételve. A technikai tisztaságú nitrogén 0,1-0,5 tömegszázalék oxigént tartalmaz.

A nitrogént hidrogén beáramoltatásával cseréltük ki, a hidrogént kiengedtük, majd az autoklávot hidrogénnel 5 bar nyomásig újra feltöltöttük. A reakcióelegyet kevertük, a hőmérsékletet 40-45 °C-ig engedtük emelkedni, s az elegyet ezen a hőmérsékleten tartottuk. A hidrogénnyomást nyomásszabályozóval 4,8-5,0 bar között tartottuk. A reakció hidrogénfelvétele körülbelül négy óra elteltével ért véget, s ezután a reakcióelegy hőmérsékletét 20 °C-ra csökkentettük. A hidrogént nitrogén beáramoltatásával távolítottuk el; az evakuálást és a nitrogén újratöltését (5 bar nyomásig) háromszor ismételtük. Ezek után a nitrogénnyomást légköri nyomásra csökkentettük, és az autoklávot kinyitottuk. A reakcióelegyhez keverés közben 18,75 g 20%-os nátrium-hidroxidot adtunk.

Az autoklávot lezártuk, újra nitrogént pumpáltunk bele, s az autokláv tartalmát a légköri nyomásnál valamivel nagyobb nitrogénnyomással szűrőn pumpáltuk át. A szűrőpogácsa (szűrési maradék) a platinázott szénkatalizátor. Az autoklávba 20 g vizet adtunk, mely nitrogén alatt a leszűrt katalizátoron átáramolva kimosta azt. A katalizátorban maradt nedvességet nitrogénáram alatt néhány perc alatt elpárologtattuk. A szűrt szerves fázist fázisszeparátorral elválasztottuk a vizes fázistól, s így a címvegyület 354,1 grammját nyertük (az elméleti hozam 98,7%-a). A katalizátort leválasztottuk a szűrőről, és további 20 g víz hozzáadásával újra az autoklávba helyeztük. Az autoklávot az eljárás megismétlése előtt újra feltöltöttük nitrogénnel.

A recirkuláció katalizátoraktivitásra gyakorolt hatása.

HU 216 078 Β

A fenti körülmények mellett, 4,5 órás reakcióidővel végzett 20 katalitikus hidrogénezési reakcióból álló sorozatban a következő eredményeket kaptuk. A 2-etil-6metil-N-(l’-metoxi-2’-propil)-anilint NAA-ként, a metil-etil-anilint MEA-ként rövidítettük.

	A hidrogénezés sorszáma 1-13.	A hidrogénezés sorszáma 11-20.
NAA mennyisége a szerves fázisban	97%	93-96%
Átalakulás (MEA-ra vonatkoztatva)	98,5-100%	96-98%

2. példa A 2-etil-6-metil-N-(l ’-metoxi-2’-propil)-Nklór-acetanilid előállítása

Az első példa szerinti 2-etil-6-metil-N-(l’-metoxi-2’propil)-anilinből 9,7 grammot (0,047 mól) és 5,05 g (0,05 mól) trietil-amint összekevertünk 30 ml vízmentes benzollal. 10 ml benzolban 5,65 g (0,05 mól) klóracetilkloridot adtunk az elegyhez cseppenként, keverés mellett. Az elegyet két órán keresztül szobahőmérsékleten kevertük, dietil-étert adtunk hozzá, és néhányszor átmostuk vízzel. A szerves fázis és a vizes fázis elkülönítése után a szerves fázist szárítottuk, s az oldószereket vákuum alatt eltávolítottuk. A terméket kvantitatíve kinyertük, a termék törésmutatójaként n_b = 1,5301 adódott.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás a IV képlet szerinti vegyületek (ahol R metil- vagy etilcsoport) előállítására, melynek során (i) első lépésként katalitikus redukciós alkilezést hajtunk végre, melyben a (II) képlet szerinti metoxi-aceton legalább egy mólegyenértékét reagáltatjuk a (III) képlet szerinti 2-alkil-6-metil-anilin egy mólegyenértékével, folyékony közegben, hozzáadott oldószer nélkül, platinázott szénkatalizátor és hidrogén, illetve sav kokatalizátor jelenlétében 2xl0⁵-lxl0⁶ Pa nyomású hidrogénatmoszféra alatt, 20-80 °C hőmérsékleten;

(ii) második lépésként a kapott (I) képlet szerinti vegyületet monoklór-ecetsav-kloriddal reagáltatjuk, és a (IV) képlet szerinti vegyületet izoláljuk, azzal jellemezve, hogy az első (i) lépésben a reakcióelegy a reakció megkezdésétől vizet tartalmaz, a hidrogénezés után az elegyhez bázist adunk, s a katalizátor elkülönítése érdekében az elegyet leszűrjük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás R helyén etilcsoportot tartalmazó (IV) képletű vegyületek előállítására, azzal jellemezve, hogy a megfelelő kiindulási anyagokat alkalmazzuk.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy víztartalma a (II) képlet szerinti metoxi-acetonra vonatkoztatva 5-50 tömegszázalék.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (II) képlet szerinti metoxi-acetont vízzel alkotott azeotrop elegyként használjuk.
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kondenzációs reakciót foszforsav vagy kénsav kokatalizátorral savanyított vizes közegben hajtjuk végre.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kénsavat alkalmazunk savas kokatalizátorként.
7. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy - a jelen levő (III) képlet szerinti 2-alkil-6-metilanilin mennyiségére vonatkoztatva - 0,001-0,08 mólekvivalens savas kokatalizátort alkalmazunk.
8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (II) és a (III) képlet szerinti vegyületek közötti reakciót 35-60 °C hőmérsékleten hajtjuk végre.
9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hidrogénezőkatalizátorként aktiváltszén-hordozóra felvitt platinát alkalmazunk.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a platinát a hordozó mennyiségére vonatkoztatva 3-6 tömegszázalékban alkalmazzuk.
11. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hidrogénezés után a reakcióelegyhez bázist adunk.
12. All. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy bázisként kálium-hidroxidot vagy nátriumhidroxidot adagolunk.
13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hidrogénezés után az autoklávot nitrogéngázzal töltjük fel.
14. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a katalizátor szűréssel történő eltávolításához az autoklávon belül nitrogénnyomást alkalmazunk.
15. Az 1. és 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a visszakapott katalizátort újra felhasználjuk.
16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a katalizátort maximum száz alkalommal használjuk fel újra.
17. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiszűrt katalizátort vízzel mossuk, és technikai tisztaságú nitrogéngázáram alatt szárítjuk.