180435. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 3-nitro-4-klór-benzoesav előállítására
3 180 435 4 a 2 400 887 sz. NSZK-beli nyilvánosságrahozatali irat. 4-klór-benzoesavat diklór-metán, 1,2- diklór-etán, vagy egyéb halo-alkán oldószerben nitráltak 98%-os salétromsav és 100%-os kénsav jelenlétében. További javítást jelent a 170 206 sz. magyar szabadalmi leírás, amely 97,7%-os kitermeléssel állít elő 3-nitro-4-klór-benzoesavat. Ennek az eljárásnak is vannak hátrányai: 1. A nitrálás .nem megy végbe maradéktalanul —, bár a leíró részben említést tesznek a nitrálatlan kiindulási anyagnak a készterméktől való elválasztásának lehetőségéről — ez a terméket kisebb-nagyobb mértékben szennyezi. 2. A leírásban közölt példák alapján 7—8- szoros mennyiségű kénsavat használnak. Ez a nagy kénsavmennyiség lecsökkenti a reaktor térfogategységében előállított termékmennyiséget. 3. A leírás sze'rint az eljárás végén a hígított kénsavat óleummal fölerősítve nitrálásra újra felhasználják. Többszöri felerősítés és nitrálás során a szennyezések feldúsulnak és szennyezhetik a végterméket. Az iparban alkalmazott másik előállítási út első lépése a 4-iklór-toluoil oldallánc-klórozása 4- klór-benzotrikloriddá. A kémiai reakció különböző üzemi megvalósítási módszereit ismertetik a 11 281. sz. NDK szabadalmi bejelentés, 2 132 361 sz. USA-szabadalom, 1145 sz. B. I. O. S. Report. A klórozás során fellépő mellékreakciókat, alkalmazható katalizátorokat részletesen ismerteti pl.: Houben- Weyl: Methoden der organischen Chemie 5/3. Megállapítható, hogy a 4-klór-toluol oldalláncklórozása 80—120 “C-on, atmoszférikus nyomáson klórgázzal, vagy klórgáz és levegő keverékével foszfor-halogenidek jelenlétében megy végbe, az első és második klóratom belépése a molekulába gyors, a harmadik klóratom belépése lassú, üzemi gyártásnál nehezen kiküszöbölhető fém-halogenidek (pl. Fe CB) és polimer melléktermékek gátolják a reakció befejeződését. Az oldallánc-klórozás előnye az oxidációval (1. a. reakció) szemben, hogy sokkal enyhébb reakciókörülmények között megvalósítható, nem kellenek különleges berendezések az ipari megvalósításhoz. Hátránya az eljárásnak, hogy a végterméket az át nem alakult 4-klór-ibenzálkloridtól, a polimer melléktermékektől és az alkalmazott katalizátoroktól a magas forráspontja (245 °C) és a nagyfokú bomlékonysága miatt vákuum-desztillációval lehet tisztítani, ami a termékben lévő klór, sósav és foszfor-halogenidek korrózív tulajdonsága miatt költséges berendezéseket igényel. 4-klór-benzotrikloridból 3-nitro-4-klór-benzoesav előállításával foglalkozik a 13208/43 (1968) sz. japán szabadalmi leírás (1. ábra 2. b. reakcióút.) 4-klór-benzotrikloridból indulnak ki, ezt 5— 10-sze'res mennyiségű 95—98%-os kénsavval részlegesen hidrolizálják, majd 1,1—1,5 mól tömény salétromsavval nitrálnak, végül nagy mennyiségű jeges vízre öntik a reakcióelegyet. így 92%-os termeléssel állítanak elő 179—82 °C-os olvadáspontú 3-nitro-4-klór-benzoesavat, amelynek minősége azonban nem felel meg a gyógyszeripar magas követelményeinek. Találmányunk célkitűzése olyan eljárás kidolgozása volt, amely lehetővé teszi, hogy az ipari méretekben könnyen előállítható benzotrikloridból, annak tisztítása nélkül, a reakció végtermékéből állíthassunk elő gyógyszeripari célra közvetlenül minden további tisztítás nélkül felhasználható 3-nitro-4-klórbenzoesavat. Kísérleteink során azt találtuk, hogy a 4-klórtoluolból 4-klór-benzotrikloridon keresztül történő 3-nitro-4-klór-benzoesav előállítás jelentősen megjavítható, elkerülhető a 4-klór-benzotriklorid tisztítása. Találmányunk eljárás 3-nitro-4-klór-benzoesav előállítására 4-klór-toluol oldalláncban történő részleges klórozását követő hidrolízissel, majd nitrálással, azzal jellemezve, hogy a 4- klór-toluolt foszfortriklorid jelenlétében klórgázzal részlegesen, adott esetben^ 2,4 klórozási fokig klórozunk, majd a részlegesen klórozott 4-klór-toluolt adott esetben a képződési reakcióelegyében 3—4-szeres mennyiségű legfeljebb 94 súly%-os kénsavban oldva hidrolizáljuk, a kapott hidrolízisterméket 10—12% fölöslegben vett tömény salétromsavval (fs. 1,5) nitrátjuk, majd a reakcióelegyet vízzel olyan mértékig hígítjuk, hogy a nitrálás során keletkezett alacsonyabb oxidációs fokú intermedierek teljes mértékben 3-nitro-4-klór-benzoesavvá oxidálódjanak, végül a 3-nitro-4-klór-benzoesavat elkülönítjük. Eljárásunk a következőkben különbözik —az eddig ismert legfejlettebb — 13208/43 (1968) sz. japán szabadalmi leírás szerinti eljárástól: 1. A kiindulási anyag olyan oldalláncban részlegesen klórozott 4-klór-toluol, amelynek klórozási foki 2,4. A japán szabadalmi leírás szerinti eljárás csak tiszta 4-klór-benzotrikloridból alkalmas a szabadalomban leírt tisztasággal és kitermeléssel 3-nitro-4-klór-benzoesavat előállítani. Az irodalmi adatok és saját kísérleteink alapján 90%-nál tisztább 4-klór-benzotriklorid előállítása igen nehéz a reakció gyökös természeténél fogva. A reajkció végére ugyanis felszaporodnak a kátrányos (polimer) anyagok, amelyek gyökfogó tulajdonságuknál fogva rendkívüli mértékben megnehezítik a további klór bevitelét. A klórozási idő ezért nagyon elhúzódik, ami viszont igen káros a mellékreakciók szempontjából. A tiszta 4-klór-benzotriklorid előállítása ezért feltétlen desztillációt igényel. Ugyanakkor a 4-klór-benzotriklorid tisztítása költséges (desztilláció miatt) és a tiszta 4-klórbenzotriklorid rendkívül érzékeny hidrolízisre, ezért csak stabilizátornal tartható el. Az általunk alkalmazott klórozási technológia nyers terméke 0,5—1%-ban tartalmaz foszfor-halogenideket (PCI3, PCl5,POCl3), amelyek megakadályozzák a nyers termék bomlását, ezáltal az huzamosabb ideig tárolható, ha éppen szükséges és mindennemű tisztítás nélkül alkalmas eljárásunk sze5 10 15 20 25 30 35 40 43 50 55 eo 65 2
