DE69222417T3

DE69222417T3 - Verfahren zur herstellung von 4-aminodiphenylamin

Info

Publication number: DE69222417T3
Application number: DE69222417T
Authority: DE
Inventors: James Malcolm Creve Coeur ALLMAN; James Keane St. Louis BASHKIN; Roger Keranen Richfield RAINS; Michael Keith University City STERN
Original assignee: Flexsys America LP
Current assignee: Flexsys America LP
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2012-03-28
Also published as: EP0590053A1; EP0590053B1; JP3167029B2; PL168393B1; SK145293A3; JPH06508630A; US5117063A; MD842G2; CA2065056A1; UA26851C2; DE69222417T2; EP0590053B2; EE03043B1; RU2102381C1; DE69222417D1; MD842F2; WO1993000324A1; ATE158567T1; ES2110001T3; AU2224592A

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von 4-Aminodiphenylamin (4-ADPA) und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von 4-ADPA, bei dem Anilin und Nitrobenzol in Gegenwart einer Base und unter Bedingungen umgesetzt wird, bei denen die Menge protischen Materials, z.B. Wasser so kontrolliert werden, daß eine an 4-Nitrodiphenylaminsalz reiche und/oder eine an 4-Nitrosodiphenylaminsalz reiche Mischung erhalten wird. Die 4-Nitrodiphenylaminsalze und/oder die 4-Nitrosodiphenylaminsalze können abgetrennt und anschließend hydriert werden; alternativ kann auch die Reaktionsmischung selbst hydriert werden, um 4-ADPA in hoher Ausbeute zu erhalten. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung von alkylierten p-Phenylendiaminprodukten, die als Antioxidantien Verwendung finden.
2. Stand der Technik
Die Herstellung von 4-ADPA mittels eines nukleophilen aromatischen Substitutionsmechanismus, bei dem ein Anilinderivat ein Halogenid ersetzt, ist bekannt. Dieses Verfahren umfaßt die Herstellung eines 4-ADPA-Zwischenprodukts, nämlich von 4-Nitrodiphenylamin (4-NDPA) und anschließende Reduktion der Nitrogruppe. Das 4-NDPA wird durch Umsetzung von p-Chloronitrobenzol mit einem Anilinderivat, wie Formanilid oder einem Alkalisalz davon, in Gegenwart eines Protonenakzeptors oder Neutralisators, wie Kaliumcarbonat, und unter wahlweiser Verwendung eines Katalysators hergestellt. Dies ist z.B. in folgenden Patentanmeldungen beschrieben: U.S. 4,187,248 ; U.S. 4,683,332 ; U.S. 4,155,936 ; U.S. 4,670,595 , U.S. 4,122,118 ; U.S. 4,614,817 ; U.S. 4,209,463 ; U.S. 4,196,146 ; U.S. 4,187,249 ; U.S 4,140,716 . Dieses Verfahren weist insofern Nachteile auf, als das freigesetzte Halogenid korrosiv gegenüber dem Reaktor wirkt und im Abwasser erscheint und daher zu beträchtlichen Kosten entsorgt werden muß. Darüber hinaus erfordert die Verwendung eines Anilinderivates wie Formanilid und die Verwendung von p-Chloronitrobenzol eine zusätzliche Herstellungsapparatur und die Möglichkeiten derartige Ausgangsmaterialien aus Anilin bzw. Nitrobenzol zu produzieren.
Bekannt ist auch die Herstellung von 4-ADPA durch Kopf-Schwanz-Verknüpfung von Anilin. Dies ist z.B. in G.B. 1,440,767 und U.S. 4,760,186 beschrieben. Dieses Verfahren weist insofern Nachteile auf, als die Ausbeute von 4-ADPA für einen kommerziellen Prozeß nicht akzeptabel ist. Auch die Decarboxylierung eines Urethans zur Herstellung von 4-NDPA ist bekannt ( U.S. 3,847,990 ). Dieses Verfahren ist jedoch kommerziell weder im Hinblick auf die Kosten noch auf die Ausbeute praktikabel.
4-ADPA kann auch durch Hydrierung von p-Nitrosodiphenylhydroxylamin hergestellt werden, das durch katalytische Dimerisierung von Nitrosobenzol unter Verwendung aliphatischer Substanzen, Benzol, Naphthalin oder ungesättigter Ethylenverbindungen als Reduktionsmittel erhalten werden kann. Dies ist z.B. in U.S. 4,178,315 und 4,404,401 beschrieben. p-Nitrosodiphenylamin kann auch aus Diphenylamin und einem Alkylnitrat in Gegenwart von überschüssigem Chlorwasserstoff hergestellt werden, wie z.B. in U.S. 4,518,803 und 4,479,008 beschrieben.
Bekannt ist auch die Herstellung von 4-Nitrosodiphenylamin durch Umsetzung von Acetanilid und Nitrobenzol in DMSO in Gegenwart von Natriumhydroxid und Kaliumcarbonat bei 80°C über 5 Stunden (Ayyangar et al., Tetrahedron Letters, Vol. 31, No. 22, S. 3217–3220 (1990); Wohl, Chemische Berichte, 36, S. 4135 (1903) und Chemische Berichte, 34, S. 2442 (190)). Die Ausbeute an 4-Nitrosodiphenylamin ist jedoch niedrig und deshalb kommerziell nicht interessant. Darüber hinaus erfordert ein derartiges Verfahren die Verwendung eines Anilinderivats, nämlich Acetanilid, und erhöht dadurch die Kosten der Ausgangsmaterialien.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält keine Halogenidquelle, so daß die kostenintensive Halogenidentfernung aus dem Abwasser entfällt. Darüber hinaus ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr viel kostengünstiger im Hinblick sowohl auf die Herstellungskosten als auch auf die Rohmaterialienkosten, da das vorliegende Verfahren anstelle von Anilin- und Nitrobenzolderivaten Anilin und Nitrobenzol direkt verwendet.
In J. Org. Chem. 1985, 50, 694–696 ist die Reaktion von Anilin mit Superoxid in Gegenwart von Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel und Kronenether unter trockenen Bedingungen beschrieben. Diese Publikation beschreibt auch, daß für die Reaktion Sauerstoff benötigt wird, woraus sich eine 4-Nitrodiphenylaminausbeute von weniger als 5 Molprozent bezogen auf das verwendete begrenzende Reagenz ergibt.
In J. Org. Chem. 1983, 48, 1700–1705 ist die Reaktion von Anilin und Nitrobenzol in Benzol als Lösungsmittel und unter Verwendung von Kalium-t-butyloxid/Kronenether als Base beschrieben. Die beschriebenen Reaktionen müssen in Abwesenheit protischer Substanzen durchgeführt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Produktion von 4-ADPA durch Herstellung von 4-ADPA-Zwischenprodukten oder substituierten Derivaten dieser Zwischenprodukte, z.B. 4-Nitrodiphenylamin (4-NDPA) und dessen Salze und/oder 4-Nitrosodiphenylamin (p-NDPA oder 4-NODPA) und/oder dessen Salze, wobei Anilin oder substituierte Anilinderivate und Nitrobenzol in einem geeigneten Lösungsmittelsystem in reaktiven Kontakt gebracht werden und anschließend in Gegenwart einer Base und unter Bedingungen, bei denen die Menge protischen Materials, wie z.B. Wasser, kontrolliert werden kann, umgesetzt werden. Die so erhaltene Reaktionsmischung ist reich an 4-ADPA-Zwischenprodukten oder an substituierten Derivaten dieser Zwischenprodukte, einschließlich von 4-Nitrodiphenylamin- und oder 4-Nitrosodiphenylaminsalzen. Das Verfahren kann gemäß den Angaben der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, eine hohe Ausbeute von 4-Nitrosoprodukt (p-Nitrosodiphenylamin und sein Salz) mit nur wenig oder gar keinem Nitroprodukt zu erhalten. Um 4-ADPA in hoher Ausbeute zu erhalten, wird die 4-Nitroso-Reaktionsproduktmischung dann entweder direkt hydriert oder das 4-Nitrosoprodukt wird abgetrennt und anschließend hydriert. In ähnlicher Weise kann das 4-Nitroprodukt (4-Nitrodiphenylamin und sein Salz) in hoher Ausbeute mit nur wenig oder gar keinem 4-Nitrosoprodukt hergestellt werden; das 4-Nitroprodukt oder das abgetrennte 4-Nitroprodukt wird dann hydriert, um 4-ADPA in hoher Ausbeute zu produzieren. Alternativ werden die 4-Nitro- und 4-Nitrosoprodukte zusammen hergestellt und nicht voneinander getrennt, sondern die Reaktionsmischung wird direkt unter Bildung von 4-ADPA hydriert. Das erhaltene 4-ADPA kann zur Herstellung alkylierter Produkte von p-Phenylendiamin verwendet werden. Diese Produkte finden als Antioxidantien und Antiozonantien Verwendung. Als andere Möglichkeit werden 4-ADPA-Zwischenprodukte reduziert und wird das reduzierte Material im selben Reaktionskessel mit einem Keton als Lösungsmittel alkyliert.
Bei einer Ausführung der Erfindung wird die Menge des protischen Materials, das während der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol anwesend ist, im Verlauf der Reaktion mittels eines Trocknungsmittels kontrolliert. Bei einer anderen Ausführung wird die Menge des protischen Materials, das während der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten anwesend ist, dadurch kontrolliert, daß protisches Material kontinuierlich durch Destillation entfernt wird.
Die vorliegende Erfindung umfaßt des weiteren die tetrasubstituierten Ammoniumsalze oder alkylsubstituierten Diammoniumsalze von 4-Nitrodiphenylamin, 4-Nitrosodiphenylamin und die substituierten Derivate dieser Verbindungen, wobei jeder Substituent des tetrasubstituierten Ammoniumsalzes unabhängig von den anderen aus der aus Alkyl-, Aryl- und Arylalkylgruppen bestehenden Gruppe ausgewählt wird und jeder Alkylsubstituent des alkylsubstituierten Diammoniumsalzes unabhängig ausgewählt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von 4-ADPA umfaßt folgende Schritte:

a) Bringen von Anilin oder substituierten Anilinderivaten in reaktiven Kontakt mit Nitrobenzol in einem geeigneten Lösungsmittelsystem;
b) Umsetzung von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol in einer begrenzten Zone, wie einem Reaktor bei geeigneten Temperaturen und in Gegenwart einer geeigneten Base und einer kontrollierten Menge protischen Materials, wie Wasser, so daß 4-Nitrodiphenylamin oder substituierte Derivate davon und dessen Salze und/oder 4-Nitrosodiphenylamin oder substiuierte Derivate davon und dessen Salze entstehen;
c) Reduktion des 4-Nitrosodiphenylamins oder substituierter Derivate davon und dessen Salze und/oder des 4-Nitrodiphenylamins oder substituierter Derivate davon und dessen Salze unter Bildung von 4-ADPA.

Zur Herstellung von alkyliertem p-Phenylendiamin oder substituierter Derivate davon, umfaßt das vorliegende Verfahren den folgenden Schrift:

d) Reduktive Alkylierung von 4-ADPA oder dessen substituierten Derivaten aus Schrift c).

Der Begriff "4-ADPA-Zwischenprodukte" bedeutet in dem hier verwendeten Zusammenhang, 4-Nitrodiphenylamin, 4-Nitrosodiphenylamin (auch als p-Nitrosodiphenylamin bezeichnet), die substituierten Derivate dieser Verbindungen und die Salze davon. Die Bezeichnung "ein oder mehrere 4-ADPA-Zwischenprodukte" bezieht sich somit auf eine oder beide der neutralen Verbindungen, d.h., diejenigen, die nicht in Form eines Salzes vorliegen, und/oder auf die Salze einer oder beider Verbindungen. Das Salz entsteht in der Reaktionsmischung durch Reaktion der 4-Nitro- und/oder 4-Nitroso produkte mit der Base. Die Reaktionsmischung kann somit eine der Verbindungen oder Salze oder eine beliebige Kombination davon enthalten, je nachdem, welche Reaktionsbedingungen ausgewählt werden. Das Molverhältnis von Anilin oder substituierten Anilinderivaten zu Nitrobenzol kann von einem großen Überschuß an Nitrobenzol bis zu einem großen Überschuß an Anilin oder substituierten Anilinderivaten variieren. Vorzugsweise wird die Reaktion mit einem Überschuß an Anilin oder substituierten Anilinderivaten durchgeführt. Das in der Reaktion erhaltene Verhältnis von 4-Nitro zu 4-Nitroso kann durch Variation des Verhältnisses von Anilin zu Nitrobenzol gesteuert werden. Je höher beispielsweise das Verhältnis von Anilin zu Nitrobenzol ist, desto höher ist das Verhältnis von 4-Nitroso zu 4-Nitro. Umgekehrt ist das Verhältnis von 4-Nitro zu 4-Nitroso um so höher, je höher das Verhältnis von Nitrobenzol zu Anilin.
Der Begriff "substituierte Anilinderivate" bedeutet in dem hier verwendeten Zusammenhang Anilin, das einen oder mehrere elektronenziehende(n) oder elektronenschiebende(n) Substituenten am aromatischen Ring enthält. Verwendbare Substituenten umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Halogenide, -NO₂, -NH₂, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, -SO₃, -COOH und Aryl-, Aralkyl- oder Alkarylgruppen, die zumindest eine -NH₂-Gruppe enthalten. Die Halogenide können aus der Gruppe ausgewählt werden, die Chlorid, Bromid und Fluorid enthält. Die Alkyl- und Alkoxygruppen enthalten vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Die Aryl-Aralkyl- und Alkarylgruppen enthalten vorzugsweise 6 bis 18 Kohlenstoffatome. Beispiele substituierter Anilinderivate umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, 2-Methoxyanilin, 4-Methoxyanilin, 4-Chloroanilin, p-Toluidin, 4-Nitroanilin, 3-Bromoanilin, 3-Bromo-4-aminotoluol, p-Aminobenzoesäure, 2,4-Diaminotoluol, 2,5-Dichloroanilin, 1,4-Phenylendiamin, 4,4'-Methylendianilin, 1,3,5-Triaminobenzol und Mischungen davon.
Anilin oder die substituierten Anilinderivate können direkt zugegeben werden oder in situ gebildet werden, indem eine Verbindung zugegeben wird, die unter den im Reaktionssystem herrschenden Bedingungen Anilin oder das entsprechende Anilinderivat bildet.
In dieser Reaktion wird außerdem je nach Reaktionsbedingungen in unterschiedlichen Mengen Azobenzol gebildet. Die Azobenzolbildung kann unter anderem über das Verhältnis von Anilin zu Nitrobenzol gesteuert werden. So nimmt die gebildete Azobenzolmenge mit zunehmendem Verhältnis Anilin zu Nitrobenzol ab. Wie weiter unten erläutert und durch die aufgeführten Beispiele veranschaulicht wird, beeinflussen auch andere Variablen, wie Menge an Base und Sauerstoff, die Menge des gebildeten Azobenzols. Ein Fachmann kann daher die Reaktion so durchführen, daß die Menge des gebildeten Azobenzols kontrolliert wird.
Geeignete Lösungsmittelsysteme umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Lösungsmittel wie z.B. Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Anilin, Pyridin, Nitrobenzol, unpolare Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel wie Toluol und Hexan, Ethylenglykoldimethylether, Diisopropylethylamin etc. und ebenso Mischungen davon. Anilin oder substituierte Anilinderivate werden bei der Reaktion, wie oben erwähnt, vorzugsweise im Überschuß verwendet und das Anilin oder substituierte Anilinderivat, das gegenüber der Molmenge von Nitrobenzol im Überschuß vorliegt, dient als Lösungsmittel. Es können auch, wie weiter unten detaillierter beschrieben, Lösungsmittelgemische verwendet werden, bei denen eines oder mehrere der geeigneten Lösungsmittel und ein anderes Lösungsmittel wie eine kontrollierte Menge eines protischen Lösungsmittels, z.B. Methanol kombiniert werden.
Geeignete Basen umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, organische und anorganische Basen, wie z.B. Alkalimetalle, wie Natriummetall, Alkalimetallhydride, -Hydroxide und -Alkoxide, wie Natriumhydrid, Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Cäsiumhydroxid, Kaliumhydroxid, Kalium-t-butyloxid etc. einschließlich von Mischungen dieser Verbindungen. Andere verwendbare Basenmaterialien umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Phasentransferkatalysatoren in Verbindung mit geeigneten Basenquellen, wie tetrasubstituierte Ammoniumhydroxide, bei denen jeder Substituent unabhängig von den anderen aus Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylgruppen ausgewählt wird, wobei die Alkyl-, Aryl- und Arylalkylgruppen vorzugsweise 1 bis ca. 18 Kohlenstoffatome aufweisen, einschließlich von Tetraalkylammonium hydroxiden, z.B. Tetramethylammoniumhydroxid, Aryltrialkylammoniumhydroxiden, z.B. Phenyltrimethylammoniumhydroxid, Arylalkyltrialkylammoniumhydroxiden, z.B. Benzyltrimethylammoniumhydroxid, alkylsubstituierten Diammoniumhydroxiden, z.B. Bis(dibutylethyl)hexamethylendiammoniumhydroxid, und anderen Kombinationen von Phasentransferkatalysatoren und geeigneten Basen wie geeigneten Basen in Verbindung mit Arylammoniumsalzen, Kronenethern etc. und Aminbasen wie Lithiumbis(trimethylsilyl)amid etc., einschließlich von Mischungen dieser Verbindungen. Tetraalkylammoniumhydroxide wie Tetramethylammoniumhydroxid werden bevorzugt als Materialien (Basen) verwendet. Die Base wird vorzugsweise dem Anilin oder substituierten Anilinderivat zugegeben, so daß eine Mischung erhalten wird, die dann mit dem Nitrobenzol vereinigt wird. Die Base kann aber auch nach Mischung des Anilins oder substituierten Anilins mit dem Nitrobenzol zugegeben werden. Die Zugabe von Materialien kann oberhalb oder unterhalb der Oberfläche erfalgen. Die im vorliegenden Verfahren verwendete Basenmenge kann über einen großen Bereich variieren. Die Reaktion kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß die Base den begrenzenden Faktor darstellt oder in der Weise, daß das Nitrobenzol oder das Anilin oder das substituierte Anilinderivat den begrenzenden Faktor darstellt. Dies hängt u.a. davon ab, wie groß der Minimierungsgrad für Azobenzol sein soll.
Die Reaktion wird bei einer geeigneten Temperatur durchgeführt, die über einen großen Bereich variieren kann. Die Temperatur kann beispielsweise innerhalb eines Bereiches von ca. –10°C bis ca. 150°C liegen, wie von ca. 0°C bis ca. 100°C, vorzugsweise von ca. 10°C bis ca. 90°C. Besonders bevorzugt zur Durchführung der Reaktion ist eine Temperatur zwischen ca. 60°C und ca. 80°C, wie 75°C. Wenn unter aeroben Bedingungen Anilin als Lösungsmittel verwendet wird, steigt mit zunehmender Reaktionstemperatur die Menge an gebildetem Azobenzol. Wird die Reaktion in Anilin jedoch unter anaeroben Bedingungen durchgeführt, nimmt die Menge an Azobenzol nicht unbedingt bei höheren Temperaturen zu. Wenn die Bildung von Azobenzol kein Problem darstellt, sind höhere Temperaturen geeignet. Wenn die Menge an Azobenzol jedoch verringert werden soll, sind niedrigere Temperaturen oder anaerobe Reaktionsbedingungen günstiger. Bei Durchführung der Reaktion bei höheren Temperaturen kann die Menge an Azobenzol auch dadurch verringert werden, daß ein anderes Lösungsmittel als Anilin verwendet wird und das Verhältnis von Anilin oder substituiertem Anilinderivat zu Nitrobenzol kontrolliert wird.
Die Kontrolle der Menge des bei der Reaktion anwesenden protischen Materials ist wichtig. Bei Durchführung der Reaktion in Anilin unterbindet Wasser, wenn es bei der Reaktion in einer Menge größer als ca. 4% des Volumens der Reaktionsmischung anwesend ist, im allgemeinen die Umsetzung des Anilins mit Nitrobenzol in einem solchen Maße, daß keine signifikante Reaktion mehr stattfindet. Eine Reduzierung der Wassermenge auf ein Niveau unterhalb 4% ermöglicht den Ablauf der Reaktion in einer akzeptablen Weise. Wenn Tetramethylammoniumhydroxid als Base mit Anilin als Lösungsmittel verwendet wird, führt eine weitere Reduzierung der Wassermenge, z.B. bis auf 0,5% des Volumens der Reaktionsmischung, zu einer Steigerung der Gesamtmenge von 4-Nitrodiphenylamin und 4-Nitrosodiphenylamin und/oder deren Salze, wobei ein gewisser Selektivitätsverslust auftritt, so daß zwar mehr 2-Nitrodiphenylamin gebildet wird, jedoch immer noch in geringen Mengen. Die vorliegende Reaktion kann daher unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt werden. Eine "kontrollierte Menge" eines protischen Materials ist eine Menge kleiner als die Menge, die eine Umsetzung von Anilin und Nitrobenzol verhindert, z.B. bis zu ca. 4% H₂O bezogen auf das Volumen der Reaktionsmischung, wenn Anilin als Lösungsmittel verwendet wird. Die Obergrenze für die Menge des bei der Reaktion anwesenden protischen Materials hängt vom Lösungsmittel ab. Wenn z.B. DMSO als Lösungsmittel und Tetramethylammoniumhydroxid als Base verwendet wird, liegt die Obergrenze der Menge des bei der Reaktion anwesenden protischen Materials bei ca. 8% H₂O bezogen auf das Volumen der Reaktionsmischung. Bei Verwendung von Anilin als Lösungsmittel mit derselben Base beträgt die Obergrenze 4% H₂O bezogen auf das Volumen der Reaktionsmischung. Darüber hinaus variiert die Menge des tolerierten protischen Materials mit dem Basentyp, der Basenmenge und dem Basenkation, die in den verschiedenen Lösungsmittelsystemen verwendet wer den. Ein Fachmann kann jedoch unter Verwendung der Angaben der vorliegenden Erfindung die Obergrenze für das protische Material für ein bestimmtes Lösungsmittel, einen Basentyp, eine Basenmenge, ein Basenkation etc. bestimmen. Die zur Beibehaltung der Selektivität der gewünschten Produkte erforderliche Mindestmenge des protischen Materials hängt ebenfalls vom verwendeten Lösungsmittel, Typ und Menge der Base, Basenkation etc. ab und kann ebenfalls von einem Fachmann bestimmt werden.
Da die Menge des bei der Reaktion anwesenden protischen Materials wichtig ist, kann, wenn Anilin als Lösungsmittel verwendet wird, die Menge des vorhandenen protischen Materials möglichst weitgehend verringert und anschließend in der gewünschten Menge, z.B. 0,5% wieder hinzugegeben werden. Protische Materialien, die der Reaktion wieder zugegeben werden können, sind den Fachleuten bekannt und umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Wasser, Methanol etc. Verfahren zur Messung der Menge des protischen Materials und zur möglichst weitgehenden Verringerung dieser Menge sind bekannt. Die in bestimmten Reagenzien vorhandene Wassermenge kann beispielsweise mit einer Karl-Fischer-Apparatur ermittelt werden und die Wassermenge kann durch Destillation und/oder Trocknung unter vermindertem Druck, durch Trocknung in Gegenwart von P₂O₅ und anderen Stoffen, durch azeotrope Destillation unter Verwendung von z.B. Anilin etc. und durch Kombination dieser Verfahren reduziert werden.
In einer Ausführung der Erfindung wird zur Kontrolle der Menge des protischen Materials während der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol ein Trocknungsmittel zugegeben, das während der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol anwesend ist. Wenn das protische Material beispielsweise Wasser ist, entfernt das Trocknungsmittel das bei der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol anwesende Wasser und führt zu einer vermehrten Umsetzung von Nitrobenzol sowie höheren Ausbeuten von 4-Nitrodiphenylamin und 4-Nitrosodiphenylamin oder substituierter Derivate davon. Das Trocknungsmittel ist hierbei eine Verbindung, die bei der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol zusätzlich zu der verwendeten geeigneten Base anwesend ist. Beispiele geeigneter Trocknungsmittel umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, wasserfreies Natriumsulfat, Molekularsiebe wie die Typen 4A, 5A und 13X (erhältlich von der Union Carbide Corporation), Calciumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat, wasserfreie Basen wie KOH und NAOH und aktiviertes Aluminiumoxid.
In einer anderen Ausführung der Erfindung wird zur Kontrolle der Menge des protischen Materials während der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol das protische Material kontinuierlich durch Destillation aus der Reaktionsmischung entfernt. Wenn das protische Material Wasser ist, beinhaltet das bevorzugte Verfahren die kontinuierliche azeotrope Abdestillation von Wasser unter Verwendung des Wasser/Anilin-Azeotrops. Die kontinuierliche Abdestillation des protischen Materials ist das momentan bevorzugte Verfahren zur Kontrolle der Menge des während der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol anwesenden protischen Materials. Die kontinuierliche Entfernung des protischen Materials ermöglicht die Verwendung kleinerer Basenmengen bei der Reaktion von Anilin oder substituierten Anilinderivaten und Nitrobenzol, wobei gleichzeitig eine hohe Umsetzung des Nitrobenzols und ausgezeichnete Ausbeuten von 4-Nitrodiphenylamin und 4-Nitrosodiphenylamin und/oder deren Salzen oder deren substituierten Derivaten erreicht werden.
Die Reaktion kann unter aeroben oder anaeroben Bedingungen durchgeführt werden. Unter aeroben Bedingungen wird die Reaktion im wesentlichen wie oben beschrieben in einer Reaktionszone durchgeführt, die Sauerstoff ausgesetzt ist, normalerweise indem sie Luft ausgesetzt wird. Unter aeroben Bedingungen kann der Druck, bei dem die Reaktion durchgeführt wird, variieren und der optimale Druck, sowie die optimale Kombination von Druck und Temperatur/Druck-Bedingungen kann von Fachleuten einfach ermittelt werden. Die Reaktion kann beispielsweise bei Raumtemperatur und einem Druck aus einem Bereich von ca. 10 psig (69 kPa) bis ca. 250 psig (1725 kPa), wie von ca. 14 psig (96 kPa) bis ca. 150 psig (1035 kPa), durchgeführt werden. Unter anaeroben Bedingungen kann die Reaktion bei Atmosphärendruck oder verminderten oder erhöhten Drücken in Gegenwart eines Neutralgases, wie z.B. Stickstoff oder Argon, durchgeführt werden. Die optimalen Bedingungen für einen bestimmten Satz an Reaktionsparametern wie Temperatur, Base, Lösungsmittel etc. können von Fachleuten mit den Angaben der vorliegenden Erfindung leicht ermittelt werden. Beobachtungen zufolge wird weniger Azobenzol gebildet, wenn die Reaktion unter anaeroben Bedingungen mit Anilin als Lösungsmittel durchgeführt wird. Außerdem wurde beobachtet, daß weniger Azobenzol gebildet wird, wenn die Reaktion unter aeroben Bedingungen mit DMSO und anderen ähnlichen Lösungsmitteln als Lösungsmittel durchgeführt wird.
4-Nitrodiphenylamin oder dessen substituierte Derivate und/oder 4-Nitrosodiphenylamin und dessen substituierte Derivate und/oder deren Salze werden zu 4-ADPA oder substituierten Derivaten davon reduziert. Die neutralen Verbindungen können unter Verwendung von Wasser und/oder Säuren aus den Salzen erzeugt werden (siehe z.B. Beispiel 1D). Die Salze können auch wie in Beispiel 1A gezeigt reduziert werden. Diese Reduktion kann mit einem beliebigen der vielen bekannten Reduktionsprozesse durchgeführt werden, wie unter Verwendung einer Hydridquelle, z.B. Natriumborhydrid in Verbindung mit einem Palladium- oder Platin-auf-Kohle-Katalysator. Diese Reduktion wird vorzugsweise durch eine katalytische Reduktion durchgeführt, wobei die Hydrierung unter Wasserstoffdruck in Gegenwart von Palladium- oder Platin-auf-Kohle, Nickel etc. durchgeführt wird. Dieser Hydrierungsprozeß wird detailliert in "Catalytic Hydrogenation in Organic Synthesis", P.N. Rylander, Academic Press, N.Y., 299 (1979) beschrieben, das hierbei durch Verweis einbezogen wird. Die Hydrierung kann in einer Vielzahl von Lösungsmitteln durchgeführt werden, die folgende umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: Toluol, Xylol, Anilin, 4-ADPA, Wasser und Mischungen davon. Die Hydrierung wird vorzugsweise unter Verwendung eines Platin-auf-Kohle- oder eines Palladium-auf-Kohle-Katalysators in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z.B. entweder Toluol, 4-ADPA, Xylol oder Anilin, Mischungen davon, oder Mischungen, die Wasser als Lösungsmittel enthalten und einem Wasserstoffdruck von 100 psig (690 kPa) H₂ bis 340 psig (2346 kPa) H₂ bei einer Temperatur von ca. 80°C durchgeführt.
Die reduktive Alkylierung von 4-ADPA zur Herstellung von Antiozonantien kann mit einem beliebigen der bekannten Verfahren durchgeführt werden (siehe z.B. U.S. 4,900,868 ).
Vorzugsweise werden 4-ADPA und ein geeignetes Keton oder ein geeigneter Aldehyd in Gegenwart von Wasserstoff und Platin-auf-Kohle als Katalysator umgesetzt. Geeignete Ketone umfassen Methylisobutylketon (MIBK), Aceton, Methylisoamylketon und 2-Octanon. Es wird darauf hingewiesen, daß die Reduktion der 4-ADPA-Zwischenprodukte und die Alkylierung der reduzierten Substanzen im selben Reaktionsgefäß unter Verwendung des Ketons als Lösungsmittel durchgeführt werden kann (siehe z.B. U.S. 4,463,191 und Banerjee et al., J. Chem. Soc. Chem. Comm. 18, 1275–76 (1988)).
Hier mit eingeschlossene, den im vorhergehenden Text aufgeführten Reaktionspartner und Reagenzien äquivalente Verbindungen, sind Reaktionspartner und Reagenzien, die diesen sonst entsprechen und dieselben allgemeinen Eigenschaften aufweisen und bei denen lediglich eine oder mehrere der verschiedenen Gruppen, z.B. NO₂, verändert ist. Darüber hinaus ist bei Verbindungen, bei denen ein Substituent als Wasserstoff gekennzeichnet ist oder Wasserstoff sein kann, die genaue chemische Natur eines an dieser Stelle befindlichen, von Wasserstoff verschiedenen Substituenten so lange nicht kritisch, so lange er die gesamte Aktivität und/oder den Syntheseablauf nicht beeinflußt.
Die oben beschriebenen chemischen Reaktionen sind im allgemeinen hinsichtlich ihrer breitesten Anwendung auf das Verfahren dieser Erfindung beschrieben. Gelegentlich kann es vorkommen, daß die Reaktionsbedingungen, wie sie für jeden speziellen Reaktionspartner und jedes spezielle Reagenz in der Beschreibung enthalten sind, nicht anwendbar sind. Bestimmte geeignete Basen können beispielsweise in manchen Lösungsmitteln nicht so gut löslich sein wie in anderen Lösungsmitteln. Die Reaktionspartner und Reagenzien, die davon betroffen sind, werden von Fachleuten schnell erkannt. In all diesen Fällen, können die Reaktionen durch konventionelle Modifikationen, die den Fachleuten bekannt sind, z.B. durch geeignete Anpassung von Temperatur, Druck etc., durch Wechseln zu alternativen konventionellen Reagenzien wie anderen Lösungsmitteln oder Basen, durch routinemäßige Modifikationen der Reaktionsbedingungen etc. erfolgreich durchgeführt werden; es können aber auch andere hier beschriebene oder herkömmliche Reaktionen auf das Verfahren dieser Erfindung angewendet werden. Bei allen präparativen Verfahren sind alle Ausgangsmaterialien bekannt oder einfach aus bekannten Ausgangsmaterialien herzustellen.
Es wird davon ausgegangen, daß ein Fachmann mit der folgenden Beschreibung ohne weitere Ausarbeitung die vorliegende Erfindung in vollem Umfang nutzen kann. Die folgenden bevorzugten speziellen Ausführungen dienen deshalb lediglich zur Veranschaulichung und stellen in keinerlei Hinsicht eine Einschränkung der übrigen Offenbarung dar.
Alle Reagenzien wurden wie erhalten verwendet bis auf die Basen und Lösungsmittel, die wie weiter unten beschrieben, getrocknet wurden. Sofern nichts anderes angegeben ist, wurden alle Ausbeuten mittels HPLC nach folgender Methode ermittelt.
Methoden und Materialien Anilin oder substituierte Anilinderivate und Nitrobenzol waren analysenrein und wurden ohne weitere Reinigung verwendet. Die Lösungsmittel wurden von Aldrich Chemical bezogen und waren wasserfrei. Das Tetramethylammoniumhydroxid wurde als Pentahydrat bezogen. Der Feststoff wurde vor Verwendung mehrere Tage im Exsiccator über P₂O₅ unter Vakuum getrocknet. Eine Titration des so erhaltenen Feststoffes zeigte, daß es sich bei dem getrockneten Material um das Dihydrat handelte.
HPLC-Bestimmung: Die Reaktionsmischungen wurden mit Umkehrphasen-HPLC analysiert. Es wurde eine 5 μm Beckman/Altex Utrasphere-ODS-Säule (4,6 × 150 mm) und ein ternäres Gradienten-Pumpsystem verwendet.
Beispiel 1
A) Dieses Beispiel zeigt eine reine Reaktion von Anilin und Nitrobenzol unter aeroben Bedingungen bei Raumtemperatur zur Bildung von 4-NDPA- und p-Nitrosodiphenylamin(p-NDPA)-Produkten. Die Reaktionsmischung wurde anschließend direkt hydriert, 50 daß sich 4-ADPA bildete.
Ein 500 ml-Dreihalsrundkolben wurde mit einem Magnetrührstab ausgestattet. Das Reaktionsgefäß wurde mit 196 ml Anilin und Nitrobenzol (4,3 ml, 42 mmol) befüllt. Zu der gerührten Reaktionsmischung wurde Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (17,7 g, 140 mmol) als Feststoff gegeben. Nach zwei Stunden war, wie gezeigt werden konnte, nahezu das gesamte Nitrobenzol verbraucht, die Reaktionsmischung wurde jedoch noch 18 Stunden weitergerührt. Nach Ablauf dieser Zeit waren >99% des Nitrobenzols verbraucht. Die HPLC-Analyse der Reaktionsmischung ergab folgende Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol: 4-NDPA (6,4 mmol, 1,37 g, 15%), p-NDPA (30,6 mmol, 6,1 g, 73%), 2-NDPA (0,3 mmol, 0,064 g, 0,7%), Azobenzol (3,6 mmol, 0,65 g, 8,5%), Phenazin (0,8 mmol, 0,14 g, 1,9%), Phenazin-N-oxid (0,3 mmol, 0,05 g, 0,7%).
Zu der Mischung wurde Wasser (16 ml) gegeben und die gesamte Reaktionsmischung wurde dann zur Hydrierung in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 300 cm³ eingefüllt. Ein 1%-Pt/Kohle-Katalysator (0,5 g Trockengewicht) wurde in den Autoklaven gegeben. Die Reaktionsmischung wurde unter einem Wasserstoffdruck von 150 psig auf 80°C erhitzt. Die Wasserstoffaufnahme war nach 30 Minuten beendet. Die HPLC-Analyse ergab, daß 35,9 mmol 4-ADPA gebildet worden war; dies entspricht einer Ausbeute von 97% in bezug auf die Molmengen von 4-NDPA und p-NDPA.
B) Dies ist ein Beispiel für die Reaktion von Anilin und Nitrobenzol bei Raumtemperatur in Dimethylsulfoxid unter anaeroben Bedingungen.
Ein 25 ml-Rundkolben wurde unter Argon mit 4 ml DMSO, Anilin (200 μl, 1,9 mmol) und Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) befüllt. Die Reaktion wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Umsetzung des Nitrobenzols erfolgte zu 68%. Die HPLC-Analyse ergab folgende Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol: 4-NDPA (30,5%), p-NDPA (33,6%), Azobenzol (2,6%), Azoxybenzol (Spuren).
C) Dies ist ein Beispiel für eine reine Reaktion zwischen Anilin und Nitrobenzol bei Raumtemperatur unter anaeroben Bedingungen.
Ein 25 ml-Rundkolben wurde in einer mit Argon gefüllten Glovebox, die über eine kontrollierte Atmosphäre verfügte, mit Anilin (1,8 ml) und Nitrobenzol (0,02 ml, 0,19 mmol) befüllt. Zu dieser Lösung wurde Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) gegeben. Nach einigen Stunden war das gesamte Nitrobenzol verbraucht. Die HPLC-Analyse ergab folgende Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol: 4-NDPA 10%, p-NDPA 76%, Azobenzol 7% und Phenazin 5%:
D) Dies ist ein Beispiel für die Reaktion zwischen Anilin und Nitrobenzol bei Raumtemperatur in DMSO unter aeroben Bedingungen. Dieses Beispiel zeigt außerdem die Bildung von 4-NDPA und p-NDPA aus ihren Salzen unter Verwendung von Wasser und Säure.
Die Reaktionsmischung enthielt Anilin (200 μl, 2,1 mmol) und Nitrobenzol (200 μl, 1,9 mmol) in 4 ml DMSO. Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) wurde auf einmal zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde 18 Stunden gerührt; nach Ablauf dieser Zeit waren 80% des Nitrobenzols verbraucht. Die Reaktionsmischung wurde in 200 ml Wasser gegossen, wodurch es zur sofortigen Ausfällung von 4-NDPA kam. Die Lösung wurde mehrere Stunden auf Eis gekühlt und das Produkt wurde abfiltriert und bei 100°C getrocknet. Das Filtrat wurde bis zum neutralen pH-Wert mit Eisessig behandelt, wodurch p-NDPA ausfiel. Der Niederschlag wurde abfiltriert und bei 100°C getrocknet. Die getrennten Ausbeuten in bezug auf verbrauchtes Nitrobenzol lauten: 4-NDPA (66%), p-NDPA (29%).
E) Dies ist ein Beispiel für die Reaktion von Anilin und Nitrobenzol in DMSO bei 80°C unter aeroben Bedingungen.
Ein 250 ml-Rundkolben wurde mit Anilin (0,05 mol, 4,6 g), Nitrobenzol (0,05 mol, 6,1 g) und 75 ml DMSO befüllt. Zu dieser Lösung wurde Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (0,2 mol, 25,44 g) auf einmal zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde in einem Ölbad auf 80°C erhitzt und 5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Die Reaktion wurde mittels HPLC analysiert. Die Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol waren: 4-NDPA (35%), p-NDPA (51%), Azobenzol (3,1%).
F) Dies ist ein Beispiel der Reaktion von Anilin und Nitrobenzol in DMF unter aeroben Bedingungen.
Anilin (200 μl, 2,1 mmol) und Nitrobenzol (200 μl, 1,9 mmol) wurden in 5 ml DMF gelöst. Der Reaktionsmischung wurde Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (1,0 g, 7,8 mmol) zugegeben. Die Reaktion wurde 2 Stunden gerührt; während dieser Zeit wurden 39% des Nitrobenzols verbraucht. Die Ausbeuten in bezug auf verbrauchtes Nitrobenzol waren: 4-NDPA 99%, p-NDPA in Spuren.
Beispiel 2
Dieses Beispiel zeigt, daß erfindungsgemäß die Reaktion innerhalb einer Spanne von Temperaturen durchgeführt werden kann. Vier identische Reaktionen wurden in der folgenden Weise vorbereitet und an Luft bei 0, 23, 50 und 80°C durchgeführt. Ein 50 ml-Rundkolben wurde mit 49 ml Anilin und Nitrobenzol (1,0 ml, 9,5 mmol) befüllt. Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (4,40 g, 34,6 mmol) wurden zugegeben und die Reaktion wurde 5 Stunden durchgeführt. Die Produktausbeuten wurden mittels HPLC-Analyse ermittelt und beziehen sich auf die verbrauchte Molmenge an Nitrobenzol. Die Selektivität ist das Verhältnis der Mole des gebildeten Produkts und der Mole des verbrauchten Nitrobenzols. Die Ausbeute ist der Umsatz mal Selektivität.
Tabelle 1

* Der Hauptanteil des Azobenzols wird vermutlich während der oxidativen Kopplung von Anilin gebildet Siehe Publikation D.T. Sawyer.

Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt, daß die Kontrolle der bei der Reaktion anwesenden Menge des protischen Materials wichtig ist. Vier bis auf die zur Mischung zugegebene Wassermenge identische Reaktionen wurden durchgeführt; die Wassermenge wurde so variiert, daß sie 0, 10, 50 und 100 μl umfaßte. Dazu wurden Anilin (2 ml) und Nitrobenzol (2 ml) in einen 25 ml-Rundkolben gefüllt und verschiedene Mengen an Wasser zugegeben. Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) wurde auf einmal zugegeben. Die Reaktionen wurden an Luft bei Raumtemperatur durchgeführt und nach 16 Stunden wurden Proben genommen. Außerdem wurde ein identischer Satz von Reaktionen durchgeführt, bei denen statt Wasser Methanol zugegeben wurde.
Tabelle 2

* % Wasser und Methanol in Volumenprozent. In dem Fall, in dem kein Wasser zugegeben wurde, wurde das Wasser durch das Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat in die Reaktion eingeführt.

Beispiel 4
Dieses Beispiel zeigt, daß die Erfindung zur Herstellung von 4-NDPA- und/oder p-NDPA-Produkten mit verschiedenen Lösungsmitteln ausgeführt werden kann. Die in Tabelle 3 aufgeführten Reaktionen wurden analog Beispiel 1 durchgeführt, bis auf die Tatsache, daß das Lösungsmittel aus Beispiel 1 gegen das in der Tabelle aufgeführte ausgetauscht wurde.
Tabelle 3
Beispiel 5
Dieses Beispiel zeigt verschiedene Basen, die gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von 4-NDPA- und/oder p-NDPA-Produkten verwendet werden können. Die in Tabelle 4 aufgeführten Reaktionen wurden analog Beispiel 1 durchgeführt, bis auf die Tatsache, daß die Base aus Beispiel 1 gegen die in der Tabelle aufgeführte ausgetauscht wurde.
Tabelle 4
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
Dieses Beispiel zeigt die unerwartete Zunahme der Selektivität und des Nitrobenzolumsatzes bei Verwendung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem von Ayyangar et al. veröffentlichten Verfahren.
Die Reaktion von Acetanilid, Nitrobenzol, NaOH und K₂CO₃ in DMSO wurde gemäß dem von Ayyangar et al, Tetrahedron Letters, Vol. 31, No. 22, 3217–3220 (1990) beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Analyse dieser Reaktion mittels HPLC ergab, daß 37% des Nitrobenzols umgesetzt worden war und die folgenden Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol erreicht wurden: 4-NDPA (6%), p-NDPA (4,5%), Azobenzol (0,7%).
Im Vergleich dazu sind, wenn die Reaktion gemäß den Angaben der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, der Umsatz von Nitrobenzol und die Selektivitäten der erwünschten Produkte stark erhöht. Bei Durchführung der Reaktion beispielsweise wie in Beispiel 1D beschrieben wurden Anilin (0,05 mol), Nitrobenzol (0,05 mol) und Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (0,2 mol) in 75 ml DMSO gemischt. Die Reaktion wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt; nach Ablauf dieser Zeitspanne wurde die Reaktion mittels HPLC-Chromatographie analysiert, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden: Der Nitrobenzol-Umsatz betrug 85%, Die Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol waren: 4-NDPA (18%), p-NDPA (51%), Azobenzol (3%).
Die Reaktion von Acetanilid und Nitrobenzol wurde auch bei Raumtemperatur durchgeführt. Dazu wurden Acetanilid (0,05 mol), Nitrobenzol (0,05 mol) und NaOH (0,2 mol) und K₂CO₃ in 75 ml DMSO gelöst. Die Reaktion wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur (23°C) gerührt. Die Analyse der Reaktion zeigte keine Umsetzung von Nitrobenzol und keine detektierten Produkte.
Beispiel 7
Dieses Beispiel zeigt, wie das Verhältnis von p-NDPA/4-NDPA durch das Verhältnis Anilin/Nitrobenzol gesteuert werden kann. Anilin und Nitrobenzol wurden in verschiedenen Verhältnissen miteinander umgesetzt, wobei das Gesamtreaktionsvolumen und die Menge von Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat konstant gehalten wurde. Dazu wurden in einer typischen Reaktion mit einem Volumenverhältnis Anilin/Nitrobenzol von 1 Anilin (2 ml) und Nitrobenzol (2 ml) in einen 25 ml-Rundkolben eingefüllt. Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) wurden zugegeben und die Reaktion wurde 14 Stunden bei Raumtemperatur an Luft durchgeführt. Die Reaktionen wurden anschließend mittels HPLC analysiert.
Tabelle 5
Beispiel 8
Dieses Beispiel zeigt den Effekt, den eine zunehmende Menge von Base auf die Ausbeuten von 4-NDPA und p-NDPA unter Bedingungen hat, bei denen die Menge des der Reaktion zugegebenen protischen Materials konstant gehalten wird.
Drei Reaktionen wurden durchgeführt, die identisch waren bis auf die Tatsache, daß die Menge von Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat variiert wurde. In einer typischen Reaktion wurden Anilin (2 ml), Nitrobenzol (2 ml), Wasser (100 μl) und Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) gemischt und für 24 Stunden bei Raumtemperatur an Luft stehen gelassen. In den Fällen, bei denen die Lösung große Mengen von Niederschlägen aufwiesen, wurden zusätzliche 10 ml Anilin zugegeben, um die Reaktion vor der Probennahme aufzulösen. Alle Reaktionen wurden mittels HPLC analysiert.
Tabelle 6
Beispiel 9
Dieses Beispiel zeigt die Reaktion von Anilin, Nitrobenzol und Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat unter anaeroben Bedingungen bei 50°C.
Ein 500 ml-Vierhalsrundkolben, der mit einem mechanischen Rührer, einen Zugabetrichter, einem Thermometer und einem Stickstoffeinlaß ausgestattet war, wurde mit 90 ml Anilin befüllt. Das Anilin wurde mit Stickstoff gespült und Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (54 g, 0,42 mol) wurden auf einmal zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren und unter einem Stickstoffpolster auf 50°C erhitzt. Nachdem die Temperatur im Reaktionsgefäß 50°C erreicht halle, wurde Nitrobenzol (10 ml, 95 mmol) tropfenweise zu der heftig gerührten Mischung aus Anilin und Base zugegeben. Das Nitrobenzol wurde mit solcher Geschwindigkeit zugegeben, daß die Zugabe nach 30 Minuten beendet war. Die Temperatur der Mischung stieg während der Nitrobenzol-Zugabe auf 65°C. Die Reaktion wurde weitere 90 Minuten gerührt und anschließend mittels HPLC analysiert. Nitrobenzolumsatz = 100%. Die Ausbeuten in bezug auf Nitrobenzol waren: p-NDPA (88,5%), 4-NDPA (4,3%), Phenazin (3,6%), Azobenzol (3,6%).
Beispiel 10
Dieses Beispiel zeigt, daß die Tetramethylammoniumsalze von 4-NDPA und p-NDPA gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden können.
Anilin (3,0 ml) wurde mit Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat (330 mg, 2,5 mmol) unter Argon in einer Glovebox mit kontrollierter Atmosphäre gerührt. Die Anilin-Basen-Mischung wurde so filtriert, daß das Anilin direkt in 1 ml Nitrobenzol geleitet wurde. Bei Zugabe der Anilin-Basen-Lösung färbte sich die Reaktion sofort rot und es bildete sich ein Niederschlag. Die Mischung wurde 5 Minuten gerührt und anschließend filtriert. Der rote Niederschlag wurde mit mehreren Volumina trockenen Ethers gewaschen und getrocknet. Ein Teil des Niederschlags wurde mit ¹H-NMR-Spektroskopie analysiert: (DMSO) 3,1(s), 6,1(d,1), 6,5(t,1), 6,6(d,1), 6,76(d,1), 6,8(t,1), 7,04(t,1), 7,5(d,1). Ein Tropfen Essigsäure-d₄ wurde in das NMR-Röhrchen gegeben, wodurch sich die Farbe von rot nach gelb änderte und die Probe wurde erneut mit ¹H-NMR-Spektroskopie untersucht. Das so erhaltene Spektrum war mit authentischem 4-NDPA identisch. Ein Teil des roten Niederschlags wurde in feuchtem Acetonitril gelöst und mittels HPLC untersucht. Dies ergab, daß die Hauptkomponente 4-NDPA ist.
Beispiel 11
Dieses Beispiel zeigt die Umsetzung von 4-ADPA zu N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin, einem gebräuchlichen Antiozonisierungsmittel für den Schutz von Gummiprodukten.
52 g 4-NDPA, das durch die Reaktion von Anilin und Nitrobenzol (nach Verfahren von Beispiel 1D) hergestellt wurde, 100 g Methylisobutylketon (MIBK) und 0,3 g Platin-auf-Kohle-Katalysator 3% wurden in einen Parr-Autoklaven mit einem Volumen von 1 Liter eingefüllt. Nachdem mit Wasserstoff gespült wurde, wurde die Reaktionsmischung auf 170–175°C erhitzt und 800 psig (5520 kPa) Wasserstoff aufgebracht. Die Mischung wurde 95 Minuten umgesetzt und es wurde eine Probe gezogen. Die GC-Analyse ergab, daß noch 0,4% nicht umgesetztes 4-ADPA vorhanden war. Die Reaktionsmischung wurde abgekühlt und filtriert, um den Katalysator zu entfernen und ausgedampft, um Wasser und überschüssiges MIBK zu entfernen. Das Produkt, 71 g, kristallisierte beim Abkühlen als purpurfarbener Feststoff aus. Die Gehaltsbestimmung durch ein GC-Verfahren mit internem Standard ergab eine Reinheit von 95,9%.
Ähnliche Reaktionen mit ähnlichen Ergebnissen wurden bei Verwendung von Methylisoamylketon und Aceton erhalten.
In den folgenden Beispielen wurde eine verbesserte HPLC-Analysenmethode verwendet. Für die HLPC-Analyse der Reaktionsprodukte der Kopplung wurde die externe Standardmethode verwendet. Für die Überwachung aller Reaktionen wurde eine mit einer Säule des Typs Vydac 201HS54 (4,6 × 250 mm) ausgestattete HPLC von Waters (Serie 600) verwendet; UV-Detektion erfolgte bei 254 nm.
Externe Standards wurden durch Lösen von N-Methylanilin (5,7 mg), Nitrobenzol (13,0 mg), Phenazin (4,5 mg), 4-Nitrosodiphenylamin (68,1 mg); 4-Nitrodiphenylamin (7,2 mg), Azobenzol (4,7 mg) und 25%iger wäßriger Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid (130 l) in 50 ml Acetonitril hergestellt. In den Fällen, in denen Anilinderivate benutz werden, wurden ähnliche Standardlösungen hergestellt.
Beispiel 12
Dieses Beispiel zeigt die kontinuierliche Entfernung von Wasser aus der Reaktion von Anilin, Nitrobenzol und Tetramethylammoniumhydroxid (TMA(H)) mittels einer Vakuumdestillation des Anilin/Wasser-Azeotrops.
Ein 22 Liter-Rundkolben, der mit einem mechanischen Rührer, einem Dean-Stark-Kühler, einem Thermoelement, einer Zuführungsleitung für Nitrobenzol und einer Teflonsperre ausgestattet ist, wurde mit 6,87 kg einer 25%igen wäßrigen TMA(H)-Lösung (6,70 l, 18,8 mol TMA(H)) befüllt. Das Wasser wurde durch Vakuumdestillation (55 Torr) bis zu einer Basenkonzentration von 35% entfernt. Bei diesem Schritt stieg die Reaktionstemperatur kontinuierlich auf einen Wert von 50–55°C an. Anilin (10,1 kg, 9,88 l, 108 mol) wurde in den Reaktor eingefüllt und die Vakuumdestillation wurde bei 55 Torr fortgesetzt. Wasser und Anilin wurden kontinuierlich als Azeotrop entfernt, bis das Molverhältnis von Wasser zu TMA(H) 4:1 betrug. Bei diesem Vorgang stieg die Reaktionstemperatur auf 75°C an. Nachdem das geeignete Molverhältnis von Wasser zu Base erreicht war, wurde Nitrobenzol (2,195 kg, 1,79 l, 17,82 mol) kontinuierlich über eine Zeitspanne von drei Stunden zugegeben. Während dieser Zugabe wurden Wasser und Anilin kontinuierlich durch Vakuumdestillation bei 55 Torr aus der Reaktion entfernt. Die Geschwindigkeit für die Entfernung von Wasser/Anilin wird als günstig angesehen, wenn das Gewicht des entfernten Kondensats dem Gewicht des in der gesamten Zugabezeit zugegebenen Nitrobenzols entspricht. Der Endpunkt der Reaktion kann mittels HPLC-Analyse durch Überwachung der Umsetzung von Nitrobenzol bestimmt werden. Typische mittels HPLC-Analyse bestimmte Ausbeuten bei 100-%iger Umsetzung von Nitrobenzol: 4-Nitrosodiphenylamin 92,1%, 4-Nitrodiphenylamin 3,4%, Azobenzol 3,4% und Phenazin 0,9%.
Beispiel 13
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung verschiedener Lösungsmittel bei der Reaktion von Anilin, Nitrobenzol und einer Base zur Erzeugung von 4-ADPA-Zwischenprodukten.
0,65 g (5,3 mmol) Nitrobenzol wurden unter Stickstoff mittels einer Spritze zu einer Lösung von 0,5 g (5,3 mmol) Anilin und 0,95 g (6,5 mmol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat in 8 ml Lösungsmittel bei 70°C gegeben. Nachdem die Lösung 12 Stunden unter Stickstoff bei 70°C gerührt wurde, wurde die Reaktion mittels HPLC analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengefaßt.
Tabelle 7
Beispiel 14
Dieses Beispiel zeigt, wie eine Vielzahl von Phasentransferkatalysatoren in der Reaktion von Anilin, Nitrobenzol und einer Base zur Erzeugung von 4-ADPA-Zwischenprodukten eingesetzt werden kann.
In einer typischen Reaktion wird ein mit einem Dean-Stark-Kühler ausgestatteter Dreihalsrundkolben mit 59 g (0,091 mol Base) wäßrigem Tetrabutylammoniumhydroxid und 55 g (0,59 mol) Anilin befüllt. Das Wasser wurde durch azeotrope Destillation mit 35 ml Anilin bei 20 mmHg und 70°C entfernt.
11,2 g Nitrobenzol (0,091 mol) wurden bei 70°C in einer Zeitspanne von 5 Minuten über einen Tropftrichter zugegeben. Die Reaktion wurde bei 20 mmHg/70°C 4 Stunden gerührt. Die Reaktion wurde mittels HPLC analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefaßt.
Bei Verwendung von Bis(dibutylethyl)hexamethylendiammoniumhydroxid als Base waren die Reaktionsbedingungen leicht verändert. Hier wurden 50 ml der wäßrigen Lösung des quartären Ammoniumhydroxids (0,0575 mmol Hydroxid) mit 200 ml Anilin gemischt. Das Wasser wurde durch Vakuumdestillation bei 67°C solange entfernt, bis 28 ml Wasser abdestilliert waren. Nitrobenzol (23,2 mmol, 2,85 g) wurden der Reaktion tropfenweise bei 50°C unter Stickstoffatmosphäre zugegeben. Die Reaktion wurde 2 Stunden gerührt, anschließend wurde eine Probe zur Analyse entnommen.
Tabelle 8
Beispiel 15
Dieses Beispiel zeigt, wie die Zugabe eines externen Trocknungsmittels in dieser Reaktion zur Absorption von Wasser an Stelle der in Beispiel 12 beschriebenen azeotropen Destillation verwendet werden.
Ein 500 ml-Dreihalsrundkolben, der mit einem mechanischen Rührer und einem Dean-Stark-Kühler ausgestattet ist, wird mit 59,01 g (0,162 mol Base) einer 25%igen wäßrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid befüllt. Wasser (17 ml) wurde durch Vakuumdestillation bei 20 Torr entfernt. Anilin (88,05 g) wurde zugegeben und 18 ml Wasser wurden unter Vakuum entfernt, wodurch sich ein Molverhältnis Wasser/Base- von 3:1 einstellte. Die Destillation wurde beendet und ein geeignetes Trocknungsmittel wurde zugegeben. Anschließend wurde über eine Zeitspanne von einer Stunde unter einem Stickstoffpolster Nitrobenzol (19,18 g, 0,155 mol) zugegeben. Während der Zugabe wurde die Reaktionstemperatur bei 70°C gehalten. Nach Beendigung der Nitrobenzolzugabe wurde die Reaktion eine Stunde fortgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 9 zusammengefaßt.
Tabelle 9
Beispiel 16
Dieses Beispiel zeigt, wie die Menge des in dieser Reaktion gebildeten Phenazins verringert werden kann, wenn die sterische Raumerfüllung des als Phasentransferkatalysator verwendeten Tetraalkylammoniumions zunimmt. Das verwendete experimentelle Verfahren entspricht genau dem in Beispiel 14 beschriebenen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 zusammengefaßt.
Tabelle 10
Beispiel 17
Dieses Beispiel zeigt, wie verschiedene substituierte Anilinderivate in dieser Reaktion eingesetzt werden können. Die Reaktionen wurden mittels HPLC analysiert und die Ergebnisse sind in Tabelle 11 zusammengefaßt.
A) 3-Bromoanilin:
Eine Lösung von 10 ml (0,09 mol) 3-Bromoanilin und 1,5 g (0,01 mol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat wurde bei 70°C unter Stickstoff gerührt. Nitrobenzol (8,78 mmol) wurden tropfenweise über eine Spritze zugegeben und die Lösung wurde 12 Stunden bei 70°C unter Stickstoff gerührt.
B) 4-Nitroanilin:
Eine Lösung von 1,38 g (0,01 mol) 4-Nitroanilin und 1,81 g (0,012 mol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat in 3 ml DMSO wurde bei 70°C unter Stickstoff gerührt. 1 ml Nitrobenzol (0,01 mol) wurden tropfenweise über eine Spritze zugegeben und die Lösung wurde 12 Stunden bei 70°C unter Stickstoff gerührt.
C) p-Toluidin:
Eine Lösung von 3 g (28 mmol) p-Toluidin und 0,9 g (6 mmol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat wurde bei 70°C unter Stickstoff gerührt. 0,5 ml Nitrobenzol (5 mmol) wurden tropfenweise über eine Spritze zugegeben und die Lösung wurde 12 Stunden bei 70°C unter Stickstoff gerührt.
D) 4-Chloroanilin:
Eine Lösung von 4,8 g (0,03 mol) 4-Chloroanilin und 0,9 g (6 mmol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat in 2 ml Dimethylsulfoxid wurde bei 70°C unter Stickstoff gerührt. 0,71 g Nitrobenzol (5,6 mmol) wurden tropfenweise über eine Spritze zugegeben und die Lösung wurde 12 Stunden bei 70°C unter Stickstoff gerührt.
E) 4-Methoxyanilin:
Eine Lösung von 3 g (0,03 mol) 4-Methoxyanilin und 0,95 g (6 mmol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat in 2 ml Dimethylsulfoxid wurde bei 70°C unter Stickstoff gerührt. 0,6 g Nitrobenzol (5 mmol) wurden tropfenweise über eine Spritze zugegeben und die Lösung wurde 12 Stunden bei 70°C unter Stickstoff gerührt.
F) 2-Methoxyanilin:
Eine Lösung von 4,9 g (0,03 mol) 2-Methoxyanilin und 1,1 g (7,58 mmol) Tetramethylammoniumhydroxid-Dihydrat wurde bei 70°C unter Stickstoff gerührt. 0,75 g Nitrobenzol (6,09 mmol) wurden tropfenweise über eine Spritze zugegeben und die Lösung wurde 12 Stunden bei 70°C unter Stickstoff gerührt.
Tabelle 11
Beispiel 18
Dieses Beispiel zeigt, wie eine Vielzahl von Diaminonukleophilen an die para-Position von Nitrobenzol koppeln.
Zu einer gerührten Lösung, die 1,08 g (0,01 mol) 1,4-Phenylendiamin und 3,6 g (0,02 mol) Tetramethylammoniumhydroxid-Pentahydrat in 2 ml Dimethylsulfoxid enthält, wurden unter Stickstoff bei 70°C über eine Spritze 2 ml Nitrobenzol (0,02 mol) zugegeben. Die Lösung wurde bei diesen Bedingungen 4 Stunden gerührt. Je ein Anteil wurde für LC, MS und LC-MS-Analysen entnommen. Es wurden N,N'-(4-Nitrosophenyl)-1,4-phenylendiamin, N-(4-Nitrophenyl)-N'-(4-nitrosophenyl)-1,4-phenylendiamin und N,N'-(4-Nitrophenyl)-1,4-phenylendiamin erhalten.
Andere Diamino-Nukleophile wie 4,4'-Methylendianilin und 2,4-Diaminotoluol ergeben unter denselben Reaktionsbedingungen ebenfalls ähnliche Ergebnisse.
Beispiel 19
Dieses Beispiel zeigt die Hydrierung von 4-NODPA/Tetramethylammonium(TMA)-Salz und 4-NDPA/TMA-Salz zu 4-ADPA in verschiedenen Lösungsmitteln. Die Hydrierungsreaktionen wurden in einem rostfreien Stahlautoklaven mit einem Fassungsvermögen von 300 cm³ durchgeführt, der mit einem mechanischen Rührer und einer Temperaturkontrolle ausgestattet war.

A) 4-NODPA/TMA-Salz (12,4 g, 0,0464 mmol) wurden mit 150 ml Toluol in den Autoklaven eingefüllt. Ein 1%-Pt/Kohle-Kataylsator (300 mg Trockengewicht) wurde in den Autoklaven gegeben. Der Reaktor wurde mit Stickstoff gespült und anschließend unter einen Wasserstoffdruck von 200 psig (1380 kPa) gesetzt, der während der gesamten Hydrierung konstant gehalten wurde. Die Reaktionen wurden mit 1500 Upm gerührt und ein Temperaturanstieg bis 80°C wurde zugelassen. Bei Beendigung der Wasserstoffaufnahme wurde die Reaktion als beendet angesehen. Das Material wurde entnommen und filtriert, um den Katalysator zu entfernen. Die organische Schicht wurde gesammelt und mittels Umkehrphasen-HPLC analysiert, wobei sich ein Substratumsatz von 100% und eine Ausbeute an 4-ADPA von 97% ergab.
B) Eine Mischung aus 4-NODPA/TMA-Salz (71 g, 262 mmol) und 4-NDPA/TMA-Salz (7 g, 24 mmol) wurden mit 150 g Anilin in den Autoklaven eingefüllt. Ein 1%-Pt/Kohle-Kataylsator (300 mg Trockengewicht) wurde in den Autoklaven gegeben. Der Reaktor wurde mit Stickstoffgespült und anschließend unter einen Wasserstoffdruck von 200 psig (1380 kPa) gesetzt, der während der gesamten Hydrierung konstant gehalten wurde. Die Reaktionen wurden mit 1500 Upm gerührt und ein Temperaturanstieg bis 80°C wurde zugelassen. Bei Beendigung der Wasserstoffaufnahme wurde die Reaktion als beendet angesehen. Das Material wurde entnommen und filtriert, um den Katalysator zu entfernen. Die organische Schicht wurde gesammelt und mittels Umkehrphasen-HPLC analysiert, wobei sich ein Substratumsatz von 100% und eine Ausbeute an 4-ADPA von 98% ergab.
C) Eine Mischung aus 4-NODPA/TMA-Salz (36,5 g, 135 mmol) und 4-NDPA/TMA-Salz (3,4 g, 12 mmol) wurden mit 51 g 4-ADPA in den Autoklaven eingefüllt. Ein 1%-Pt/Kohle-Kataylsator (300 mg Trockengewicht) wurde in den Autoklaven gegeben. Der Reaktor wurde mit Stickstoff gespült und anschließend unter einen Wasserstoffdruck von 200 psig (1380 kPa) gesetzt, der während der gesamten Hydrierung konstant gehalten wurde. Die Reaktionen wurden mit 1500 Upm gerührt und ein Temperaturanstieg bis 80°C wurde zugelassen. Bei Beendigung der Wasserstoffaufnahme wurde die Reaktion als beendet angesehen. Das Material wurde entnommen und filtriert, um den Katalysator zu entfernen. Die organische Schicht wurde gesammelt und mittels Umkehrphasen-HPLC analysiert, wobei sich ein Substratumsatz von 100% ergab und 4-ADPA das einzige detektierte Hauptprodukt darstellte.

Beispiel 20
Dieses Beispiel zeigt die Hydrierung von 4-NODPA zu 4-ADPA in Anilin unter Verwendung eines Nickelkatalysators auf einem Träger.
50 g 4-NODPA, 200 g Anilin und 2,0 g Nickel auf einem Siliciumdioxid-Aluminiumdioxidträger wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von einem Liter eingefüllt. Nachdem zum Ausschluß von Sauerstoff gespült worden war, wurde die Mischung auf 80°C erhitzt und Wasserstoff wurde mit 200 ml/min zugeführt. Die Zufuhr wurde begrenzt, so daß der maximale Druck 280 psig (1932 kPa betrug). Nach 120 Minuten zeigte der Wasserstoffstrom das Ende der Reaktion an. Es wurde eine Probe gezogen und die Analyse ergab 0,1% noch verbliebenes 4-NODPA, das nicht reagiert hatte. Das Produkt war 4-ADPA.
Die vorhergehenden Beispiele können mit ähnlichem Erfolg wiederholt werden, indem man die allgemein bzw. speziell beschriebenen Lösungsmittel, Basen etc. und/oder die Verahrensbedingungen wie z. B. andere Temperaturen und Drücke anstelle derjenigen in den Beispielen verwendet.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 4-Aminodiphenylamin (4-ADPA) oder substituierter Derivate davon, umfassend die Schritte des Bringens von Anilin und Nitrobenzol in reaktiven Kontakt miteinander in einem geeigneten Lösungs-mittelsystem, dadurch gekennzeichnet, daß Anilin oder am aromatischen Teil substituierte Anilinderivate und Nitrobenzol in einer begrenzten Zone bei einer geeigneten Temperatur und in Gegenwart einer geeigneten Base und einer kontrollierten Menge protischen Materials miteinander umgesetzt werden, so daß ein oder mehrere 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte entstehen, und daß die 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte unter Bedingungen reduziert werden, bei denen 4-Aminodiphenylamin oder substituierte Derivate davon entstehen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das geeignete Lösungsmittelsystem ein Lösungsmittel umfaßt, das aus Anilin, Nitrobenzol, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Pyridin, Toluol, Hexan, Ethylenglycoldimethylether, Diisopropylethylamin und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Lösungsmittel aus Anilin, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Toluol und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das geeignete Lösungsmittelsystem ein protisches Lösungsmittel umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das protische Lösungsmittel aus Methanol, Wasser und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lösungsmittelsystem Anilin sowie bis zu etwa 4 Vol.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtvolumen des Reaktionsgemischs, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lösungsmittelsystem Dimethylsulfoxid sowie bis zu etwa 8 Vol.-% Wasser, bezogen auf das Volumen des Reaktionsgemischs, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lösungsmittelsystem Anilin sowie bis zu etwa 3 Vol.-% Methanol, bezogen auf das Volumen des Reaktionsgemischs, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die geeignete Temperatur etwa –10°C bis etwa 150°C beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die geeignete Base aus organischen und anorganischen Basen ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die organischen und anorganischen Basen Alkalimetalle, Alkalimetallhydride, Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallalkoxide, Phasentransferkatalysatoren in Verbindung mit einer Basenquelle, Amine, Kronenether in Verbindung mit einer Basenquelle sowie Gemische davon umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Base aus einem Arylammonium-, Alkylammonium-, Aryl-/Alkylammonium- und Alkyldiammoniumsalz in Verbindung mit einer Basenquelle ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Base unter Bildung eines Gemischs mit Anilin oder am aromatischen Teil substituierten Anilinderivaten kombiniert wird und das Gemisch dann in reaktiven Kontakt mit Nitrobenzol gebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Anilin oder die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate und Nitrobenzol unter Bildung eines Gemischs miteinander kombiniert werden, zu dem die Base hinzugefügt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem Lösungsmittel um Anilin und bei der Base um ein Tetraalkylammoniumhydroxid oder ein alkylsubstituiertes Diammoniumhydroxid handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Anilin oder die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate und Nitrobenzol unter aeroben Bedingungen miteinander umgesetzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Anilin oder die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate und Nitrobenzol unter anaeroben Bedingungen miteinander umgesetzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die 4-ADPA-Zwischenprodukte unter Verwendung von Wasserstoff in Gegenwart eines geeigneten Katalysators reduziert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei es sich bei dem Katalysator um Platin auf Kohle, Palladium auf Kohle oder um Nickel handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei während Schritt (b) ein Trocknungsmittel zugegen ist, um die Menge des protischen Materials zu kontrollieren, das während der Reaktion von Anilin oder substituiertem Anilinderivat und Nitrobenzol vorhanden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das Trocknungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus wasserfreiem Natriumsulfat, Molekularsieben, Calciumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxiddihydrat, wasserfreiem Kaliumhydroxid, wasserfreiem Natriumhydroxid und aktiviertem Aluminiumoxid besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des protischen Materials in Schritt (b) durch kontinuierliches Abdestillieren des protischen Materials kontrolliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei es sich bei dem protischen Material um Wasser handelt und dieses Wasser durch kontinuierliche azeotrope Destillation unter Verwendung des Wasser/Anilin-Azeotrops entfernt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Substituent der am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Halogeniden, -NO₂, -NH₂, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, -SO₃, -COOH und Aryl-, Aralkyl- oder Alkarylgruppen, die wenigstens eine -NH₂-Gruppe enthalten, besteht, wobei die Halogenide aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Chlorid, Bromid und Fluorid besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus 2-Methoxyanilin, 4-Methoxyanilin, 4-Chloranilin, p-Toluidin, 4-Nitroanilin, 3-Bromanilin, 3-Brom-4-aminotoluol, p-Aminobenzoesäure, 2,4-Diaminotoluol, 2,5-Dichloranilin, 1,4-Phenylendiamin, 4,4'-Methylendianilin und 1,3,5-Triaminobenzol besteht.
Verfahren zur Herstellung alkylierter p-Phenylendiamine oder substituierter Derivate davon, umfassend die Schritte des Bringens von Anilin und Nitrobenzol in reaktiven Kontakt miteinander in einem geeigneten Lösungsmittelsystem, dadurch gekennzeichnet, daß Anilin oder am aromatischen Teil substituierte Anilinderivate und Nitrobenzol in einer begrenzten Zone bei einer geeigneten Temperatur und in Gegenwart einer geeigneten Base und einer kontrollierten Menge protischen Materials miteinander umgesetzt werden, so daß ein oder mehrere 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte entstehen, daß die 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte reduziert werden, so daß 4-Aminodiphenylamin oder substituierte Derivate davon entstehen, und daß das 4-Aminodiphenylamin oder die substituierten Derivate davon reduktiv alkyliert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei das geeignete Lösungsmittelsystem ein Lösungsmittel umfaßt, das aus Anilin, Nitrobenzol, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Pyridin, Toluol, Hexan, Ethylenglykoldimethylether, Diisopropylethylamin und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Lösungsmittel aus Anilin, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Toluol und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das geeignete Lösungsmittelsystem ein protisches Lösungsmittel umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei das protische Lösungsmittel aus Methanol, Wasser und Gemischen davon ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Lösungsmittelsystem Anilin sowie bis zu etwa 4 Vol.-% Wasser, bezogen auf das Volumen des Reaktionsgemischs, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Lösungsmittelsystem Dimethylsulfoxid sowie bis zu etwa 8 Vol.-% Wasser, bezogen auf das Volumen des Reaktionsgemischs, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Lösungsmittelsystem Anilin sowie bis zu etwa 3 Vol.-% Methanol, bezogen auf das Volumen des Reaktionsgemischs, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die geeignete Temperatur etwa –10°C bis etwa 150°C beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die geeignete Base aus organischen und anorganischen Basen ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die organischen und anorganischen Basen Alkalimetalle, Alkalimetallhydride, Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallalkoxide, Phasentransferkatalysatoren in Verbindung mit einer Basenquelle, Amine, Kronenether in Verbindung mit einer Basenquelle sowie Gemische davon umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Base aus einem Arylammonium-, Alkylammonium-, Aryl-/Alkylammonium- und Alkyldiammoniumsalz in Verbindung mit einer Basenquelle ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Base unter Bildung eines Gemischs mit Anilin oder am aromatischen Teil substituierten Anilinderivaten kombiniert wird und das Gemisch dann in reaktiven Kontakt mil Nitrobenzol gebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Anilin oder die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate und Nitrobenzol unter Bildung eines Gemischs miteinander kombiniert werden, zu dem die Base hinzugefügt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei es sich bei dem Lösungsmittel um Anilin und bei der Base um ein Tetraalkylammoniumhydroxid oder ein alkylsubstituiertes Diammoniumhydroxid handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Anilin oder die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate und Nitrobenzol unter aeroben Bedingungen miteinander umgesetzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Anilin oder die am aromatischen Teil substituierten Anilinderivate und Nitrobenzol unter anaeroben Bedingungen miteinander umgesetzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei das 4-Aminodiphenylamin oder die substituierten Derivate davon unter Verwendung eines Ketons reduktiv alkyliert werden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aceton, Methylisobutylketon, Methylisoamylketon und 2-Octanon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei während Schritt (b) ein Trocknungsmittel zugegen ist, um die Menge des protischen Materials zu kontrollieren, das während der Reaktion von Anilin oder substituiertem Anilinderivat und Nitrobenzol vorhanden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 44, wobei das Trocknungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus wasserfreiem Natriumsulfat, Molekularsieben, Calciumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxiddihydrat, wasserfreiem Kalium-hydroxid, wasserfreiem Natriumhydroxid und aktiviertem Aluminiumoxid besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die Menge des protischen Materials in Schritt (b) durch kontinuierliches Abdestillieren des protischen Materials kontrolliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 46, wobei es sich bei dem protischen Material um Wasser handelt und dieses Wasser durch kontinuierliche azeotrope Destillation unter Verwendung des Wasser/Anilin-Azeotrops entfernt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei der Substituent der substituierten Anilinderivate aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Halogeniden, -NO₂, -NH₂, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, -SO₃, -COOH und Aryl-, Aralkyl- oder Alkaryl-gruppen, die wenigstens eine -NH₂-Gruppe enthalten, besteht, wobei die Halogenide aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Chlorid, Bromid und Fluorid besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei die substituierten Anilinderivate aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus 2-Methoxyanilin, 4-Methoxyanilin, 4-Chloranilin, p-Toluidin, 4-Nitroanilin, 3-Bromanilin, 3-Brom-4-aminotoluol, p-Aminobenzoesäure, 2,4-Diaminotoluol, 2,5-Dichloranilin, 1,4-Phenylendiamin, 4,4'-Methylendianilin und 1,3,5-Triaminobenzol besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Base unter Bildung eines Gemischs mit dem Anilin oder den am aromatischen Teil substituierten Anilinderivaten kombiniert wird und das Nitrobenzol mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zu dem Gemisch gegeben wird.
Verfahren zur Herstellung eines oder mehrerer 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte, umfassend: a) das Bringen von Anilin und Nitrobenzol in reaktiven Kontakt miteinander in einem geeigneten Lösungsmittelsystem; und b) das Umsetzen des Anilins mit Nitrobenzol in einer begrenzten Zone bei einer geeigneten Temperatur und in Gegenwart einer geeigneten Base und einer kontrollierten Menge protischen Materials, so daß ein oder mehrere 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte entstehen, wobei das geeignete Lösungsmittel Anilin ist, das protische Material Wasser ist, die Base Tetramethylammoniumhydroxiddihydrat ist, das mit Anilin kombiniert wird, zu diesem Gemisch Nitrobenzol mit einer kontrollierten Geschwindigkeit hinzugegeben wird, die Reaktionstemperatur 50°C bis 65°C beträgt, die Reaktion unter anaeroben Bedingungen durchgeführt wird und es sich bei der zu Beginn der Reaktion vorhandenen Menge an protischem Material um etwa 9,8 Vol.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtvolumen des Reaktionsgemischs, handelt.
Verfahren zur Herstellung eines oder mehrerer 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte, umfassend: a) das Bringen von Anilin und Nitrobenzol in reaktiven Kontakt miteinander in einem geeigneten Lösungsmittelsystem; und b) das Umsetzen des Anilins mit Nitrobenzol in einer begrenzten Zone bei einer geeigneten Temperatur und in Gegenwart einer geeigneten Base und einer kontrollierten Menge protischen Materials, so daß ein oder mehrere 4-Aminodiphenylamin-Zwischenprodukte entstehen, wobei das geeignete Lösungsmittel Anilin ist, das protische Material Wasser ist, die Base Tetrabutylammoniumhydroxid ist, das mit Anilin kombiniert wird, zu diesem Gemisch Nitrobenzol mit einer kontrollierten Geschwindigkeit hinzugegeben wird, die Reaktionstemperatur 70°C beträgt, die Reaktion unter anaeroben Bedingungen mit kontinuierlichem Entfernen von Wasser durch azeotrope Destillation durchgeführt wird und die zu Beginn der Reaktion vorhandene Menge an protischem Material etwa 13,8 Vol.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtvolumen des Reaktionsgemischs.
Tetrasubstituierte Ammoniumsalze von 4-Nitrodiphenylamin und substituierter Derivate davon, wobei jeder Substituent des tetrasubstituierten Ammoniumions unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkyl-, Aryl- und Arylalkylgruppen besteht.
Salze gemäß Anspruch 53, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus dem Tetramethylammoniumsalz von 4-Nitrodiphenylamin, dem Tetrapropylammoniumsalz von 4-Nitrodiphenylamin, dem Tetrabutylammoniumsalz von 4-Nitrodiphenylamin, dem Benzyltrimethylammoniumsalz von 4-Nitrodiphenylamin, dem Phenyltrimethylammoniumsalz von 4-Nitrodiphenylamin und substituierten Derivaten davon besteht.
Tetrasubstituierte Ammoniumsalze von 4-Nitrosodiphenylamin und substituierter Derivate davon, wobei jeder Substituent des tetrasubstituierten Ammoniumions unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkyl-, Aryl- und Arylalkylgruppen besteht.
Salze gemäß Anspruch 55, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus dem Tetramethylammoniumsalz von 4-Nitrosodiphenylamin, dem Tetrapropylammoniumsalz von 4-Nitrosodiphenylamin, dem Tetrabutylammoniumsalz von 4-Nitrosodiphenylamin, dem Benzyltrimethylammoniumsalz von 4-Nitrosodiphenylamin, dem Phenyltrimethylammoniumsalz von 4-Nitrosodiphenylamin und substituierten Derivaten davon besteht.
Alkylsubstituierte Diammoniumsalze von 4-Nitrodiphenylamin oder 4-Nitrosodiphenylamin, wobei jeder Alkylsubstituent des alkylsubstituierten Diammoniumions unabhängig ausgewählt ist.
Salze gemäß Anspruch 57, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus dem Bis(dibutylethyl)hexamethylendiammoniumsalz von 4-Nitrodiphenylamin und dem Bis(dibutylethyl)hexamethylendiammoniumsalz von 4-Nitrosodiphenylamin besteht.