191343. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nitro-fenil-alkánok hidroxi-metilezésére
1 191 343 A találmány tárgya eljárás (1) általános képletű nitro-fenil-alkanolok előállítására (II) általános képletű nitro-fenil-alkánok hidroxi-metilezésével. Az (I) és (II) általános képletben a nilrocsoport 2-es vagy 4-es helyzetben van, X hidrogén- vagy halogénatomot, 1—4 szénatomos alkil-, 1—4 szénatomos alkoxi- vagy nitrocsoportot; R, hidrogénatomot vagy 1-4 szénatomos alkilcsoportot, R2 hidrogénatomot vagy 1-4 szénatomos alkilcsoportot jelent. A nitro-fenil-alkánok hidroxi-metilezésével kapcsolatos szakirodalmi adatok elsősorban különböző nitro-toluol izomerek hidroxi-metilezésére vonatkoznak. Ismeretes, hogy az orto- és para-nitro-toluolok formaldehiddel hidroxi-metilezhetők nátrium- vagy káliumalkohölát katalizátorok jelenlétében, nagy dieiektromos állandójú protonmentes oldószerekben (Jan Bakke: Act Chem. Scand., 21 [1967]). A reakciót o-nitro-toluol 5 mól/lilcr koncentrációjú abszolutizált dimetil-szulfoxidos oldatában hajtják végre. Katalizátorként 5 mól% nátrium-etilátot használnak etanolos oldatban. Az eljárás hátránya, hogy az általa elérhető hozam igen csekély, mintegy 20-25 %, de mindenekelőtt az, hogy szelektivitása nem kielégítő. A kívánt nilro-fenil-etanol mellett ugyanis jelentős mennyiségű többszörösen hidroxi-mctilczelt származék is képződik, így a reakció szelektivitása legfeljebb 60 %-ol ér cl. (Szelektivitáson a kívánt termékké átalakult és az öszszes átalakult anyag móljainak arányát értjük.) Ez az eljárás ipari szempontból nem jöhet számításba, mert a reakcióelegy szétválasztása, a nitro-fcnif-etanol kinyerése nehézkes. Az ipari alkalmazás szempontjából az eljárás igen nagy hátránya, hogy a reakció kielégítő sebességgel csak akkor megy végbe, ha azt kalcium-hidridről ledesztillálva abszolutizált dimetil-szulfoxidban (DMDO) vagy dimetil-formamidban (DMF) hajtják végre. Az idézett közlemény szerzője szerint a reakció csak olyan aldehidekkel és csak olyan körülmények között hajtható végre, amelyeknél az aldehid Cannizzaroreakciója nem kompetitiv a hidroxi-metilezéssel. Más hidroxi-metilezési eljárás ismeretes a 77/108 941 sz. japán közrebocsátási iratból. Eszerint 2-(nitro-aril)-etanolokat állítanak elő orto- vagy para-nitro-alkil-benzolokból aldehidekkel, protonmentcs poláris oldószerekben, fenolok alkálifémsóinak jelenlétében. Egy másik ismert eljárás szerint (77/139 035 sz. japán közrebocsátási irat) nitro-toluolokat reagáltatnak formaldehiddel kvaterner ammóniumbázisok jelenlétében nitro-fenil-etanolok előállítására. Egy további ismert eljárás szerint (77/122 330 sz. japán közrebocsátási irat) o-nitro-fenil-etilalkoholt oly módon állítanak elő, hogy o-nitro-toluolt protonmentes poláris oldószerben, alkálifém-hidroxidok jelenlétében 50-130 °C-on reagáltatnak formaldehiddel. Az utóbb említett három eljárásban a reakció szelektivitását oly módon kísérelték meg fokozni, hogy a formaldehidet a kiindulási anyaghoz képest viszonylag csekély mennyiségben, 1:0,4 körüli mólarányban alkalmazták. A reakció szelektivitása valamelyest növekedett, a végterméknek a kiindulási anyagra számított hozama azonban éppen a formaldehid mennyiségének csökkentése miatt alacsony maradt. Egy további ismert eljárás szerint (77/156 823 sz. japán közrebocsátási irat) nitro-fenil-etanolokat oly módon állítanak elő nitro-toluolokból, hogy ez utób, 4 biakat aldehidekkel és alkálifém-hidroxidok és makrociklusos poliéterek komplexével reagáltatják. Az eljárás hátránya, hogy hozama és szelektivitása szintén nem kielégítő, emellett iparilag igen nehéz megvalósítani, mert a reakcióelegy feldolgozása nehézkes. A 177 886 lsz. magyar szabadalmi leírás szerinti eljárással a nitro-toluolok szelektíven hidroxi-metilezhetők kis víztartalmú diinetil-formamid oldószerben erős bázisok jelenlétében paraformaldehid felesleggel. A találmány célja olyan, iparilag jól hasznosítható eljárás biztosítása, amellyel nagy szelektivitással és jó hozammal, az ismert eljárásokénál egyszerűbb körülmények között állíthatók elő (1) általános képletű alkanolok a megfelelő nitro-(alkil-benzol)-származékokból. Vizsgálataink során arra a felismerésre jutottunk, hogy a nitro-fenil-alkánok katalitikus mennyiségű (2-6 mól%) alkálifém-cianid jelenlétében 0,2-1,0 %nyi vizet tartalmazó dimetil-formamid oldószerben igen jó (60 % fölötti) konverzióval, 90 % fölötti szelektivitással [bisz(hidroxi-metil) termék képződése nélkül] nitro-fenil-alkanolokká hidroxi-metilezhetők. Az oldószer 0,2-1,0 % víztartalma (ami egyébként a technikai minőségnek felel meg) igen lényeges a reakció szelektivitását tekintve, mert abszolutizált dimetil-rormamid használata eseten bisz(hidroxi-mclii) termék is képződik, ami mind a reakció szelektivitását, mind pedig a kinyerhető termék tisztaságát rontja. Fentiek alapján a találmány tárgya eljárás az (I) általános képletű nitro-fcnil-alkoholok — az (I) általános képletben a nitrocsoport 2-cs vagy 4-cs helyzetben van, X hidrogén- vagy halogénatomot, 1—4 szénatomos alkil-, 1-4 szénatomos alkoxi- vagy nitrocsoportot, Rt hidrogénatomot vagy ]l—4 szénatomos alkilcsoportot, míg R2 hidrogénatomot vagy 1-4 szénatomos alkilcsoportot jelent - előállítására a (11) általános képletű nitro-fenil-alkánok — a (II) általános képletben X, R) és R2 a fenti — paraformaldchiddel, 0,1-1 tömeg% víztartalmú dimetil-formamidban 40-100 “C-on való hidroxi-metilezésével. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a reakciót 2-6 mól% nátrium- vagy kálium-cianid katalizátor jelenlétében és 5—20 mól% paraformaldehid felesleggel végezzük. A találmány szerinti eljárást előnyösen úgy foganatosítjuk, hogy 1,0 mól (II) általános képletű vegyületet 300—600 cm3 dimetil-formamid oldószerben 20— 100 °C-on, előnyösen 40-80 °C-on, 1,05-1,20 mól paraformaldehiddel reagáltatunk 5—20 percen keresztül. A találmány szerinti eljárás alapvető előnye az, hogy igen jó hozammal és nagy szelektivitással biztosítja az (I) általános képletű alkanolok előállítását a (II) általános képletű nitro-fenil-alkánok hidroxi-metilezése útján. Az eljárás gyakorlati előnye az erős bázisokat alkalmazó eljárással szemben az, hogy Cannizzaro-rcakció nem lép fel, ennek ellenére jó a szelektivitás a mono(hidroxi-metil)-származékokra, így egyrészt a formaldehidből csak igen csekély feleslegre van szükség, másrészt melléktermékek nem terhelik az eljárást. Az eljárás további előnye az igen rövid reakcióidő, ami nagy termelékenységet tesz lehetővé. Ipari szempontból a találmány szerinti eljárásnak igen fontos előnye még az, hogy nem igényel abszolu2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
