Способ получения 4-аминодифениламинов

Способ получения 4-аминодифениламинов

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения промежуточных соединений 4 - аминодифениламинов.

4-Аминодифениламины широко используются в качестве промежуточных соединений при производстве алкилированных производных, использующихся в качестве антиозонантов и антиоксидантов, в качестве стабилизаторов для мономеров и полимеров, и в многочисленных специальных применениях. Например, восстановительное алкилирование 4-аминодифениламина (4-ADPA) с помощью метилизобутил кетона дает N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин, который представляет собой полезный антиозонант для защиты различных продуктов на основе каучука.

Производные 4-аминодифениламина могут быть приготовлены различными способами. Одним из способов синтеза является взаимодействие необязательно замещенного анилина с необязательно замещенным нитробензолом, в присутствии основания, как описано, например, в патенте США 5608111 (Stern et al.) и в патенте США 5739403 (Reinartz et al.).

Патент США 5608111 описывает способ получения необязательно замещенного 4-ADPA, где, на первой стадии, необязательно замещенный анилин и необязательно замещенный нитробензол взаимодействуют (связываются) в присутствии основания. В рабочих примерах, анилин и нитробензол взаимодействуют в присутствии тетраметиламмоний гидроксида, в качестве основания, и вода и анилин азеотропно удаляются во время реакции связывания.

Публикации заявки на Международный патент WO 00/35853 описывает способ получения промежуточных соединений 4-аминодифениламина путем взаимодействия анилина с нитробензолом в жидкой среде, причем реакционная система состоит из раствора солей истинных цвиттерионов с гидроксидами. В качестве примера представлено сочетание гидроксида калия и гидрата бетаина. Взаимодействие проходит в присутствии свободного кислорода.

Публикация Европейского патента EP 566 783 описывает способ получения 4-нитродифениламина путем взаимодействия нитробензола с анилином, в среде полярного апротонного растворителя, в сильно щелочной реакционной системе. Используется межфазный катализатор, такой как тетрабутиламмоний гидросульфат. Это ссылка требует, чтобы взаимодействие осуществлялось в атмосфере, не содержащей кислорода, для предотвращения нежелательных побочных реакций, вызываемых окислением.

Патент США № 5117063 и публикация заявки на Международный патент WO 01/14312 описывает способы для получения 4-нитродифениламина и 4-нитрозодифениламина, с использованием неорганического основания с краун-эфиром, в качестве межфазного катализатора.

Патент США № 5453541 указывает, что внешний осушитель, такой как безводный сульфат натрия, может быть использован для поглощения избытка воды в анаэробном или аэробном способе для получения одного или нескольких промежуточных соединений 4-ADPA, в которых происходит взаимодействие замещенных производных анилина и нитробензола.

Задачей настоящего изобретения является создание превосходного способа получения одного или нескольких промежуточных соединений 4-ADPA путем взаимодействия анилина и нитробензола, в присутствии сильного основания и межфазного катализатора, или в присутствии органического основания и неорганической соли или органической соли металла.

Краткое описание изобретения

В кратком изложении, в одном из воплощений, настоящее изобретение относится к способу получения 4-аминодифениламина или его замещенных производных, включающему в себя стадии:

(a) контактирования анилина или производного анилина с нитробензолом или производным нитробензола;

(b) получения промежуточного продукта 4-аминодифениламина путем взаимодействия анилина или производного анилина и нитробензола или производного нитробензола в ограниченной зоне, в соответствующее время, при соответствующих давлении и температуре, в присутствии смеси, содержащей сильное основание, окислитель и межфазный катализатор, выбранный из группы соединений, определенных формулой:

[(R₄)_e-Y-(R₁R₂R₃N⁺)]_cX^-a _b I

|

(Z)_d

где R₁, R₂, R₃ являются одинаковыми или различными и выбираются из любой алкильной группы с прямой или разветвленной цепью, содержащей от C₁ до C₂₀, (R₄)_e представляет собой водород, для e=0, R₄ представляет собой R₁R₂R₃N⁺, для e=1 или 2, Y представляет собой алкил, арил, алкиларил или бензил и их замещенные производные, Z представляет собой заместитель, выбранный из группы, состоящей из гидроксила, галогена и других гетероатомов, X представляет собой анионный остаток в форме фторида, хлорида, гидроксида, сульфата, гидросульфата, ацетата, формиата, нитрата, фосфата, гидрофосфата, дигидрофосфата, оксалата, карбоната, бората, тартрата, цитрата, малоната и смесей указанных соединений, где a = валентность анионного остатка (1, 2 или 3), b и c представляют собой целые числа со значением 1, 2 или 3, и d представляет собой целое число со значением от 0 до 4; и

(c) восстановления промежуточного продукта 4-аминодифениламина со стадии (b), с получением 4-аминодифениламина или его замещенных производных.

Во втором воплощении, настоящее изобретение представляет собой способ получения 4-аминодифениламина или его замещенных производных, включающий в себя стадии:

(a) контактирования анилина или производного анилина и нитробензола или производного нитробензола;

(b) получения промежуточного продукта 4-аминодифениламина путем взаимодействия анилина или производного анилина и нитробензола или производного нитробензола в ограниченной зоне, в соответствующее время, при соответствующих давлении и температуре, в присутствии смеси, содержащей окислитель и сильное основание, которое функционирует также в качестве межфазного катализатора, выбранное из группы соединений, определенных формулой:

[(R₄)_e-Y-(R₁R₂R₃N⁺)]_c(OH)_b II

|

(Z)_d

где R₁, R₂, R₃ являются одинаковыми или различными и выбираются из любой алкильной группы с прямой или разветвленной цепью, содержащей от C₁ до C₂₀, (R₄)_e представляет собой водород, для e=0, R₄ представляет собой R₁R₂R₃N⁺, для e=1, или 2, Y представляет собой алкил, арил, алкиларил или бензил и их замещенные производные, Z представляет собой заместитель, выбранный из группы, состоящей из гидроксила, галогена и других гетероатомов, b и c представляют собой целые числа со значением 1, 2 или 3, и d представляет собой целое число со значением 0-4; и

(c) восстановления промежуточного продукта 4-аминодифениламина со стадии (b), с получением 4-аминодифениламина или его замещенных производных.

В третьем воплощении, настоящее изобретение представляет собой способ получения 4-аминодифениламина или его замещенных производных, включающий в себя стадии:

(a) контактирования анилина или производного анилина и нитробензола или производного нитробензола во взаимодействующий контакт; и

(b) получения промежуточного продукта 4-аминодифениламина путем взаимодействия анилина или производного анилина и нитробензола или производного нитробензола в ограниченной зоне, в соответствующее время, при соответствующих давлении и температуре, в присутствии смеси, содержащей неорганическую соль или органическую соль металла, или их смеси, имеющей катион, который был бы соответствующим катионом сильного неорганического основания, окислителя и одного или нескольких из органических оснований, выбранных из группы соединений, определенных формулой:

[(R₄)_e-Y-(R₁R₂R₃N⁺)]_cX^-a _b III

|

(Z)_d

где R₁, R₂, R₃ являются одинаковыми или различными и выбираются из любой алкильной группы с прямой или разветвленной цепью, содержащей от 1 до примерно 20 атомов углерода, e представляет собой целое число со значением 0, 1, 2 или 3, (R₄)_e представляет собой водород, для e=0, R₄ представляет собой R₁R₂R₃N⁺, для e=1, 2 или 3, X представляет собой анион, способный отрывать протон от азота анилина или производного анилина, Y представляет собой алкил, арил, алкиларил или бензил и их замещенные производные, Z представляет собой заместитель, выбранный из группы, состоящей из гидроксила, галогена и других гетероатомов, где a = валентность анионного остатка и представляет собой целое число из 1, 2, 3 или 4, b и c представляют собой целые числа со значением 1, 2, 3 или 4, и d представляет собой целое число со значением 0, 1, 2, 3 или 4, указанная смесь не содержит продукта реакции бетаина и сильного неорганического основания; и

(c) восстановления промежуточного продукта 4-аминодифениламина со стадии (b), с получением 4-аминодифениламина или его замещенных производных.

Другие воплощения настоящего изобретения раскрывают детали, относящиеся к реакционным смесям и отношениям ингредиентов, конкретным межфазным катализаторам и конкретным сильным основаниям, все они описываются ниже.

Настоящее изобретение относится к способу, как описывается выше, получения промежуточных соединений 4-ADPA, который имеет превосходный выход и селективность по отношению к этим промежуточным соединениям. Такие промежуточные соединения включают в себя 4-нитрозо- и/или 4-нитродифениламины (p-NDPA и 4-NDPA, соответственно) и их соли. Затем промежуточные соединения могут гидрироваться, с получением 4-аминодифениламина.

Пример замещенного и многофункционального межфазного катализатора, который соответствует указанной выше формуле I, представляет собой (2S,3S)-бис(триметиламмоний)-1,4-бутандиол дихлорид. Другие эффективные межфазные катализаторы общей формулы I, в дополнение к тем, которые представлены в следующих далее примерах, могут быть получены из примеров в литературе, таких как C. M. Starks and C. Liotta, Phase Transfer Catalysis, Principles and Techniques, Academic Press, 1978 и W. E. Keller, Fluka-Compendium, Vol. 1,2,3, Georg Thieme Verlag, New York, 1986, 1987, 1992.

Пример замещенного и многофункционального органического основания общих формул II и III представляет собой (2S,3S)-бис(триметиламмоний)-1,4-бутандиол дигидроксид. Другие эффективные органические основания, отвечающие формулам II и III, в дополнение к тем, которые представлены в следующих далее примерах, могут быть получены из указанных выше межфазных катализаторов, где анион заменяется гидроксидом или другой пригодной для использования формой аниона.

Межфазные катализаторы, которые, как известно или предполагается, являются особенно эффективными в способе по настоящему изобретению, включают в себя тетраметиламмоний хлорид, тетраметиламмоний фторид, тетраметиламмоний гидроксид, бис-тетраметиламмоний карбонат, тетраметиламмоний формиат и тетраметиламмоний ацетат; тетрабутиламмоний гидросульфат и тетрабутиламмоний сульфат; метилтрибутиламмоний хлорид и бензилтриметиламмоний гидроксид (Triton B), трикаприлметиламмоний хлорид (Aliquat 336), тетрабутиламмоний хлорид, тетраметиламмоний нитрат, цетилтриметиламмоний хлорид и холин гидроксид.

Межфазные катализаторы по настоящему изобретению имеют несколько преимуществ по сравнению с краун-эфирами, такими как 18-краун-6, которые описаны в качестве эффективных, вместе с гидроксидами щелочных металлов, в таких ссылках, как патент США № 5117063 и публикация заявки на Международный патент WO 01/14312, обсужденных выше. Наиболее очевидными недостатками краун-эфиров являются очень высокая начальная стоимость и высокая токсичность. Кроме того, большинство краун-эфиров имеют плохую растворимость в воде, поэтому возникают трудности их извлечения для рециклирования вместе с потоком водного раствора основания. Кроме того, температуры кипения краун-эфиров являются достаточно высокими, так что они не могут извлекаться посредством дистилляции, без дополнительной стадии дистилляции. Даже для класса краун-эфиров, которые имеют хорошую растворимость в воде, их растворимость в органических растворителях также является хорошей, поэтому неизбежны высокие потери в потоке органических продуктов. Наконец, краун-эфиры представляют собой известные хелатирующие агенты, поэтому существует высокая вероятность неприемлемых потерь дорогостоящего металла катализатора гидрирования вследствие образования комплексов с краун-эфиром.

В способе по настоящему изобретению, молярное соотношение межфазного катализатора к реагенту на основе нитробензола предпочтительно составляет примерно от 0,05:1 до примерно 1,2:1.

Способ по настоящему изобретению может также начинаться с помощью органического основания и неорганической соли или органической соли металла, как в указанном выше третьем воплощении. В этом воплощении, органическое основание определяется формулой III.

Органические основания, которые, как известно или предполагается, являются особенно эффективными для второго и третьего воплощений, включают в себя гидроксиды четвертичного аммония, выбранные из группы, состоящей из, но не ограничивающейся этим, тетраметиламмоний гидроксида, тетрабутиламмоний гидроксида, метилтрибутиламмоний гидроксида, бензилтриметиламмоний гидроксида (Triton B), трикаприлметиламмоний гидроксида, цетилтриметиламмоний гидроксида и холин гидроксида, и эквивалентных алкоксидов, ацетатов, карбонатов, бикарбонатов, цианидов, фенольных, фосфатов, гидрофосфатов, гипохлоритов, боратов, гидроборатов, дигидроборатов, сульфидов, силикатов, гидросиликатов, дигидросиликатов и тригидросиликатов четвертичного аммония.

Термин "сильное неорганическое основание", как он используется по отношению к обозначению катиона неорганической соли или органической соли металла, предназначен для обозначения основания, которое способно отрывать протон от азота анилина или производного анилина, и может включать в себя любое основание, имеющее значение pK_b, меньшее, чем примерно 9,4, которое представляет собой pK_b анилина. Различные производные анилина могут иметь различные значения pK_b, но значение pK_b, примерно равное 9,4, используется в качестве общего ориентира. Предпочтительно, основание должно иметь значение pK_b, меньшее, чем примерно 7,4.

Термин "способный отрывать протон от азота анилина или производного анилина", как он применяется к аниону "X" формулы III, предназначен для обозначения аниона, также имеющего такое значение pK_b, как обсуждалось выше, по отношению к сильному неорганическому основанию.

Возможные анионы для "X", в формуле III, в дополнение к гидроксиду, включают в себя: алкоксид (pK_b<1), ацетат (pK_b=9,25), карбонат (pK_b=3,75), бикарбонат (pK_b=7,6), цианид (pK_b=4,7), фенольный (pK_b=4,1), фосфат (pK_b=1,3), гидрофосфат (pK_b=6,8), гипохлорит (pK_b=6,5), борат (pK_b<1), гидроборат (pK_b<1), дигидроборат (pK_b=4,7), сульфид (pK_b=1,1), силикат (pK_b=2), гидросиликат (pK_b=2), дигидросиликат (pK_b=2,2) и тригидросиликат (pK_b=4,1).

В то время как анилин наиболее эффективно связывается с нитробензолом, определенные производные анилина, содержащие амиды, такие как форманилид, фенилмочевина и карбанилид, а также тиокарбанилид, могут замещаться, с получением промежуточных соединений 4-ADPA.

Хотя в качестве реагентов настоящего способа по настоящему изобретению упоминаются как "анилин" и "нитробензол", в случае получения 4-ADPA, анилин и нитробензол представляют собой фактически используемые реагенты, однако понятно, что реагенты могут также включать в себя замещенный анилин и замещенный нитробензол. Типичные примеры замещенных анилинов, которые могут быть использованы в соответствии со способом по настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются этим, 2-метоксианилин, 4-метоксианилин, 4-хлоранилин, п-толуидин, 4-нитроанилин, 3-броманилин, 3-бром-4-аминотолуол, п-аминобензойную кислоту, 2,4-диаминотолуол, 2,5-дихлоранилин, 1,4-фенилендиамин, 4,4'-метилендианилин, 1,3,5-триаминобензол и их смеси. Типичные примеры замещенных нитробензолов, которые могут быть использованы в соответствии со способом по настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются этим, o- и м-метилнитробензол, o- и м-этилнитробензол, o- и м-метоксинитробензол и их смеси.

Способ по настоящему изобретению включает в себя стадию, где промежуточные соединения 4-ADPA или его замещенные производные со стадии (b) подвергаются реакции гидрирования с использованием катализатора гидрирования. Подробности, относящиеся к выбору катализатора и к другим аспектам реакции гидрирования, можно найти в патенте США № 6140538, включенном сюда в качестве ссылки.

И другие средства восстановления, которые не включают в себя прямое использование водорода и известны специалистам в данной области, также могут быть использованы для восстановления промежуточных соединений 4-ADPA или его замещенных производных до 4-ADPA или его замещенных производных.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения алкилированных производных 4-аминодифениламинов, в частности, для получения алкильных производных самого 4-ADPA, которые являются пригодными для защиты продуктов на основе каучуков, в соответствии с этим способом, происходит взаимодействие необязательно замещенного анилина и необязательно замещенного нитробензола, с последующим восстанавлением продукта реакции, в соответствии со способом по настоящему изобретению, после чего, 4-аминодифениламин, полученный таким способом, подвергаются восстановительному алкилированию до алкилированного производного 4-аминодифениламина, в соответствии со способами, известными специалистам в данной области. Как правило, 4-ADPA и соответствующий кетон или альдегид, взаимодействуют в присутствии водорода и платины-на-угле, в качестве катализатора. Соответствующие кетоны включают в себя метилизобутилкетон, ацетон, метилизоамилкетон и 2-октанон. Смотри, например, патент США № 4463191, и Banerjee et al, J. Chem. Soc. Chem. Comm. 18, 1275-1276 (1988). Пригодные для использования катализаторы могут быть такими же, но не ограничиваются этим, как те, которые описываются выше, для получения 4-ADPA.

В предпочтительном воплощении настоящего изобретения, восстановление осуществляется в присутствии воды, например, воду добавляют в реакционную смесь. Использование воды является особенно предпочтительным там, где соответствующее основание, используемое во время взаимодействия анилина или замещенного производного анилина и нитробензола или замещенного производного нитробензола, является водорастворимым. Когда основание является водорастворимым, добавляемое количество воды предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, количество, необходимое для экстракции основания из органической фазы. Подобным же образом, добавление воды также является предпочтительным и для восстановительного алкилирования, если оно осуществляется в присутствии соответствующего основания, которое является водорастворимым.

Молярное отношение анилина к нитробензолу, в способе по настоящему изобретения, не является особенно важным, поскольку способ будет эффективным при избытке любого из них.

Сильные основания, особенно эффективные в первом воплощении способа по настоящему изобретению, включают в себя гидроксид калия, гидроксид натрия, гидроксид цезия, гидроксид рубидия и трет-бутоксид калия. Предпочтительным молярным отношением сильного основания к нитробензолу является более чем примерно 1:1. Особенно предпочтительное молярное отношение сильного основания к нитробензолу составляет примерно от 2:1 до примерно 6:1.

Неорганические соли и органические соли металлов, которые могут быть использованы в сочетании с органическим основанием, в третьем воплощении способа по настоящему изобретению, имеют катион, который был бы соответствующим катионом сильного неорганического основания. Эти неорганические соли и органические соли металлов выбирают из группы, состоящей, но не ограничивающейся этим, из фторида, хлорида, бромида, сульфата, гидросульфата, нитрата, фосфата, дигидрофосфата, формиата, ацетата, оксалата, малоната, цитрата, тартрата, малеата, хлората, перхлората, хромата, рената и карбонатных солей цезия, рубидия, калия и натрия. В способе по настоящему изобретению, неорганическая соль или органическая соль металла могут быть использованы при молярном отношении к нитробензолу, равном примерно от 0,05:1 до примерно 6,5:1.

Неорганические соли и органические соли металлов, которые, как известно или предполагается, являются особенно эффективными в третьем воплощении способа по настоящему изобретению, являются такими, чтобы получить приемлемую растворимость комбинации неорганическая соль или органическая соль металла - органическое основание в реакционной среде, включая фторид, хлорид, бромид, сульфат, гидросульфат, нитрат, фосфат, формиат, ацетат и карбонатные соли цезия, рубидия, калия и натрия, и их смеси. Является предпочтительным, чтобы молярное отношение органического основания, используемого вместе с неорганической солью или органической солью металла, к нитробензолу, было равным или большим, чем примерно 1:1. Является также предпочтительным, чтобы молярное отношение неорганической соли или органической соли металла к органическому основанию было равным или большим, чем примерно 1:1. Особенно предпочтительное молярное отношение органического основания к нитробензолу составляет примерно от 1,1:1 до примерно 6:1.

Может быть желательным использование комбинации неорганической соли с органической солью металла, двух или более неорганических солей и/или двух или более органических солей металла, в том случае, когда одна из солей, которая, в другой ситуации, является эффективной для использования в способе по настоящему изобретению, имеет коррозийное воздействие на оборудование, используемое в способе. Эта комбинация может также обеспечить результаты, лучшие, чем те, которые могут быть получены с помощью одной соли.

Кроме того, использование неорганических солей и органических солей металла вместе с органическим основанием, как предполагается, уменьшает нежелательное разложение основания.

В способе в соответствии с третьим воплощением настоящего изобретения, необходимо отметить, что органическое основание, вместе с неорганической солью или органической солью металла, будут давать образование in situ эквивалентного неорганического основания и межфазного катализатора, где анион в формуле I, для сформированного таким образом межфазного катализатора, представляет собой анион соли. Например, тетраметиламмоний гидроксид плюс бромид калия будут давать некоторое количество KOH, плюс, тетраметиламмоний бромид. Таким образом, настоящее изобретение включало бы в себя непосредственное использование неорганического основания с любым межфазным катализатором, который может быть сформирован in situ, таким как тетраметиламмоний бромид, вместо тетраметиламмоний гидроксида и бромидной соли, в качестве отдельных ингредиентов.

Особенно предпочтительной комбинацией сильного основания и межфазного катализатора является гидроксид калия и тетраалкиламмоний галогенид. Предпочтительный галогенид представляет собой хлорид. Особенно предпочтительной комбинацией органического основания и неорганической соли является тетраалкиламмоний гидроксид и соль, в которой анион представляет собой галогенид, такая как галогенид калия. Предпочтительный анион галогенида представляет собой хлорид. Указанные выше реакции могут быть осуществлены в водном растворе, с непрерывной дистилляцией азеотропной смеси анилин-вода.

В первом воплощении настоящего изобретения реакция осуществляется в присутствии окислителя. Окислитель может представлять собой свободный кислород, или включать в себя окислительный агент, такой как пероксид, в частности, перекись водорода. Нитробензол также может функционировать в качестве окислительного агента.

В способе по настоящему изобретению, присутствие окислителя может преимущественно требоваться только в период времени, в течение которого взаимодействуют анилин и нитробензол. Такие условия частичного окисления являются особенно эффективными для улучшения селективности. Одним из таких примеров является пример, когда неорганическая соль с анионом фторида используется в реакционной смеси в соответствии с третьим воплощением при условиях частичного окисления. Предполагается, что лучшие результаты, конверсия и селективность, можно получить в условиях частичного окисления, когда анион соли представляет собой сульфат, карбонат или нитрат и другие анионы, которые дают относительно низкую селективность. Другой случай представляет собой ситуацию, когда TMAH используются в качестве сильного основания, которое может также действовать и в качестве межфазного катализатора, для второго воплощения. Более того, хотя это и не было продемонстрировано для первого воплощения способа по настоящему изобретению, предполагается, что условия частичного окисления были бы также эффективными для комбинаций неорганического основания и межфазного катализатора, которые дают низкую селективность.

Окислитель, используемый во втором и третьем воплощениях настоящего изобретения, может быть таким же, как и в первом воплощении.

Взаимодействие может осуществляться при температуре примерно от 20°C до примерно 150°C. Другие условия взаимодействия включают в себя давления в пределах примерно от 20 мбар до примерно 20 бар. Время реакции, как правило, является меньшим, чем примерно 3,5 часа. Перемешивание реакционной смеси в течение всего времени реакции является предпочтительным.

Реакции стадии (b) первого, второго и третьего воплощений настоящего способа могут осуществляться в присутствии не более чем примерно 10:1 молей воды на моль нитробензола. Это количество воды не включает в себя воду, которая образует гидраты с реагентами и/или с соединениями, образующимися в процессе. Когда смесь, содержащая сильное основание и межфазный катализатор или органическое основание и неорганическую соль или органическую соль металла, находится в водном растворе, взаимодействие может осуществляться при непрерывной дистилляции азеотропной смеси анилин-вода.

Первое воплощение настоящего изобретения может быть осуществлено с помощью межфазного катализатора, представляющего собой тетраметиламмоний бромид, и сильного основания, включающего в себя одно или несколько неорганических оснований. Водная фаза может быть использована повторно, при образовании новой реакционной смеси. Свежее основание и межфазный катализатор или органическое основание и неорганическая соль или органическая соль металла добавляются для возмещения потерь, связанных с разложением, образованием побочных продуктов и растворимостью в выделенной органической фазе. Избыток анилина, извлекаемый с помощью дистилляции из смеси продуктов реакции, может объединяться с добавляемым свежим анилином, для повторного возвращения в цикл, с образованием новой реакционной смеси. Извлечение избытка нитробензола предпочтительно осуществляется перед гидрированием промежуточного соединения 4-ADPA, с помощью стадии разделения, и извлеченный нитробензол может объединяться с добавляемым свежим нитробензолом, для использования в процессе, или гидрироваться до анилина.

Способ по настоящему изобретению для получения промежуточных соединений 4-аминодифениламинов может осуществляться как периодический процесс или может осуществляться непрерывно, с использованием средств и оборудования, хорошо известных специалистам в данной области.

Контактирование на стадии (a) в первом, втором и третьем воплощениях способа по настоящему изобретению может осуществляться в соответствующей системе растворителей. Соответствующая система растворителей включает в себя полярный апротонный растворитель. Полярный апротонный растворитель может выбираться из группы, состоящей, но не ограничивающейся этим, из диметилсульфоксида, простого бензилового эфира, 1-метил-2-пирролидинона и N,N-диметилформамида.

Настоящее изобретение, в своем втором воплощении, представляет собой способ, где сильное основание функционирует также и в качестве межфазного катализатора, и взаимодействие может происходить в отсутствие гидроксида щелочного металла. В этом случае, сильное основание/межфазный катализатор определяется формулой II, выше.

Изобретение иллюстрируется с помощью следующих далее примеров.

Экспериментальные условия подробно излагаются в индивидуальных примерах. В примерах 1-10, загрузка реакторов осуществляется на открытом воздухе, и это приводит к тому, что некоторое количество свободного кислорода присутствует во время реакции, даже когда реактор является герметичным, за исключением экспериментов, где это указано, осуществляемых для сравнения. В примерах 1-10 не делается никаких попыток для удаления воды из реакционных смесей.

В примерах 11-16 поток воздуха подается в верхнюю часть реактора в то время, когда все загружаемые реагенты или их часть нагреваются до температуры реакции, вводится и удерживается нитробензол, и это приводит к присутствию свободного кислорода в течение реакции, за исключением тех случаев, где это указано. Воду удаляют из реакционной смеси с помощью азеотропной дистилляции, вместе с анилином. Однако взаимодействие также может быть эффективным и без азеотропного удаления воды с анилином.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Значение выхода индивидуальных компонентов определяется с помощью ВЭЖХ с внешним стандартом. Приблизительно 0,6 г материала, который должен анализироваться, аккуратно взвешивают в 50-мл волюметрической колбе и разбавляют буферным раствором, содержащим 39% об./об. воды, 36% об./об. ацетонитрила, 24% об./об. метанола и 1% об./об. буфера с pH 7. Раствор инжектируется через 10 мкл петлю в колонку ВЭЖХ с обращенной фазой Zorbax ODS (250 x 4,6 мм), используя систему прокачки с бинарным градиентом и указанный ниже элюационный градиент, при постоянной скорости потока 1,5 мл/мин:

Время, мин	%А	%В
0	100	0
25	25	75
35	0	100
37,5	0	100
38	100	0
40	100	0

Элюент A представляет собой 75% об./об. воды, 15% об./об. ацетонитрила и 10% об./об. метанола. Элюент B представляет собой 60% об./об. ацетонитрила и 40% об./об. метанола. Детектирование представляет собой УФ детектор на длине волны 254 нм.

Конверсия для примеров 1-10 вычисляется путем сложения суммы известных компонентов, плюс, любые неизвестные пики (с присвоенным произвольным значением молярной массы 216, анилин + нитробензол), получаемые при анализе. В некоторых случаях, суммарная конверсия является более чем 100%, благодаря образованию соединений только из самого анилина.

Конверсия для примеров 11-16 вычисляется на основе количества непрореагировавшего нитробензола, остающегося в реакционной массе после окончания связывания. Конверсия считается равной 100%, если нитробензол не детектируется.

Селективность определяется по формуле: (выход p-NDPA + выход 4-NDPA)/(общий выход). 4-NDPA представляет собой 4-нитродифениламин, а p-NDPA представляет собой 4-нитрозодифениламин. Общий выход представляет собой сумму значений выхода всех известных и неизвестных пиков (с присвоенным произвольным значением молярной массы 216, анилин + нитробензол).

В таблицах: "An Recr" относится к соединениям, из которых анилин может быть легко исключен, и представляет собой сумму общего количества транс-азобензола и азоксибензола; "Другие" представляют собой побочные продукты связывания анилина и нитробензола, например, феназин, N-окси-феназин, 2-NDPA, 4-феназодифениламин и любые неизвестные продукты.

УСЛОВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Условия экспериментов подробно излагаются в индивидуальных примерах.

ПРИМЕР 1

Пример 1 иллюстрирует, что промежуточные соединения 4-ADPA могут образовываться из анилина и нитробензола в присутствии неорганического основания (гидроксида калия) и межфазного катализатора (тетраметиламмоний хлорида, TMACI), в системе, не содержащей растворителя, при относительно мягких условиях. Выход желаемых продуктов зависит от добавленного количества межфазного катализатора.

Анилин (99%, 22,58 г, 240 ммоль), нитробензол (99%, 4,97 г, 40 ммоль), гидроксид калия (86% измельченный порошок, 7,83 г, 120 ммоль) и тетраметиламмоний хлорид загружают в 50-мл круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, в количестве, указанном ниже, в таблице 1. Реакции дают возможность происходить в течение 1 часа, при 60°C, в герметизированной колбе. Затем отбирают образец содержимого и анализируют его с помощью ВЭЖХ.

Таблица 1
Выход,%
	Конверсия	p-NDPA	4-NDPA	An Recr	Другие
Без добавления TMACI, только KOH	26,3%	0,8	4,8	5,5	15,2
1,81 г TMACI, 16 ммоль (0,4 по отношению к NB)	59,2%	10,9	26,9	18,4	3,0
3,62 г TMACI, 32 ммоль (0,8 по отношению к NB)	90,1%	22,4	36,1	28,6	3,0
5,42 г TMACI, 48 ммоль (1,2 по отношению к NB)	98,2%	27,0	37,8	30,3	3,0
7,23 г TMACI, 64 ммоль (1,6 по отношению к NB)	94,4%	26,5	36,2	28,9	2,9
9,04 г TMACI, 80 ммоль (2,0 по отношению к NB)	98,9%	26,2	36,7	31,8	4,2
An - анилинNB - нитробензол

Подобные же результаты получают, когда реакция осуществляется при несколько отличных условиях (эквимолярное отношение An/NB, более высокая температура реакции, более длительное время цикла, добавление воды, и тому подобное), как приведено ниже, в таблице 2.

Анилин (99%, 2,33 г, 24,8 ммоль), нитробензол (99%, 3,08 г, 24,8 ммоль), гидроксид калия (86%, измельченный порошок, 9,77 г, 150 ммоль), тетраметиламмоний хлорид (97%, смотри таблицу 2) и воду (таблица 2) загружают в 50-мл круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой. Количество воды составляет 20% массовых от общей загрузки реактора, считая 14% масс/масс H₂O по отношению к KOH. Реакции дают возможность происходить в течение 2 часов, при 80°C, в открытой колбе. Затем отбирают образец содержимого и анализируют его с помощью ВЭЖХ.

Таблица 2
Выход, %
	Конверсия	p-NDPA	4-NDPA	An Recr	Другие
Без добавления TMACI, только KOH и 2,15 г Н2О	2,3%	0,0	0,4	0,4	1,5
0,17 г TMACI, 1,5 ммоль (0,6 по отношению к NB)и 2,19 г Н2О	8,1%	0,3	5,9	0,7	1,2
0,34 г TMACI, 3,0 ммоль (0,12 по отношению к NB) и 2,23 г Н2О	14,7%	0,7	12,7	0,3	1,0
0,69 г TMACI, 6,1 ммоль (0,25 по отношению к NB) и 2,32 г Н2О	34,4%	1,7	27,7	2,9	2,1
1,03 г TMACI, 9,1 ммоль (0,37 по отношению к NB) и 2,41 г Н2О	47,5%	1,6	39,5	4,2	2,2
1,37 г TMACI, 12,1 ммоль (0,49 по отношению к NB) и 2,49 г Н2О	57,8%	2,6	46,7	5,2	3,3
2,06 г TMACI, 18,2 ммоль (0,74 по отношению к NB) и 2,67 г Н2О	89,6%	7,6	61,3	17,7	3,0
2,74 г TMACI, 24,3 ммоль (0,98 по отношению к NB) и 2,84 г Н2О	92,2%	11,9	64,9	13,4	2,0

Выход промежуточных соединений 4-ADPA возрастает от <1%, когда тетраметиламмоний хлорид не используется, почти до 77%, когда добавляют приблизительно эквимолярное количество межфазного катализатора, по отношению к нитробензолу.

В обоих случаях получают больше p-NDPA, по сравнению с 4-NDPA, когда увеличивается загрузка тетраметиламмоний хлорида. Также, больше p-NDPA образуется в присутствии избытка анилина (смотри пример 7).

ПРИМЕР 2

Пример 2 демонстрирует, что любой из нескольких межфазных катализаторов может быть использован, вместе с KOH, для получения p-NDPA и 4-NDPA из анилина и нитробензола. Результаты располагаются в порядке понижения значения выхода.

Загрузка 50-мл круглодонной колбы, снабженной магнитной мешалкой: анилин (99%, 22,58 г, 240 ммоль), нитробензол (99%, 4,97 г, 40 ммоль), гидроксид калия (86%, измельченный порошок, 7,83 г, 120 ммоль) и указаный межфазный катализатор, приведенный в таблице 3, где количество межфазного катализатора является равным загрузке лимитирующего реагента. (Примечание: Некоторые эксперименты осуществляются в масштабе 20 или 30 ммоль, как это отмечено.) Реакции дают возможность происходить в течение 1 часа, при 60°C, в герметизированной колбе. Затем отбирают образец содержимого и анализируют его с помощью ВЭЖХ.

Результаты в верхней части таблицы 3 иллюстрируют, что добавление межфазного катализатора улучшает выход желаемых продутов во всех случаях. Тетраметиламмоний хлорид, фторид, гидроксид, карбон