198006. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a dinitro-etilbenzol tartalmú 4-nitro-acetofenon-anyalúg(ok) feldolgozására
1 2 A találmány tárgya gazdaságos és környezetkímélő eljárás a 4-nitro-acetofenon anyaiúg(ok) biztonságos, nagyüzemi feldolgozisára. A 4-nitro-aoetofenon a szerves vegyipar jelentős intermedierje, amelyet elsősorban a chloramphenicol nagyüzemi gyártásánál alkalmaznak. Előállításának legegyszerűbb és leggazdaságosabb módja a 4-nitro-etilbenzol oxidációja. Az oxidáció végrehajtható oxigén gázzal, célszerűbben a levegő oxigénjével katalizátor jelenlétében, esetleg ennek mellőzésével. Elvégezhető még az oxidáció bizonyos kémiai oxidáló-szerekkel is, például kálium-permanganáttal, vagy kálium-bikromáttal, ez utóbbi módszereket a nagyipar gazdaságossági okok és a környezetkárosító szennyvizek képződése miatt nem használhatja. Mint minden oxidációnál, főként ha a célterméic - a 4-nitro-acetofenon — tovább oxidálható, a reakció során kapott termék nem egységes. A 4-nitro-acetofenon mellett kisebb-nagyobb mennyiségben megtalálható a 4-nitro-benzocsav, továbbá annak eredményeként, hogy ez utóbbi vegyidet minimálisra csökkentése érdekében az oxidációt nem folytatják a 4-nitro-etil-benzol teljes konverziójáig, megjelenik melléktermékként a 4-nitro-fenil-metil-karbinol. Természetesen a termékben jelen van az át nem alakult 4-nitro-etil-benzol és annak oxidációs melléktermékei is. A magas reakdóhőmérséklet következtében polimerizációs és polikondenzációs melléktermékek is keletkeznek. (Azinov, V. M. és munkatársai, Khim. Farm. Zh., 1984., 18/9/, 1134- 35, Chem. Abstr. 102, 39254 k /1985/). Az oxidáció igen veszélyes „intermedierje” a 4-nitro-etilbenzol-hidroperoxid, amely állandóan jelen van a reakdóelegyben, mert a 4-nitro-etilbenzol oxidádója ezen keresztül játszódik le. Ennek bomlása a reakdóelegyben, vagy az ezt követő feldolgozás során robbanáshoz vezethet. A chloramphenicolt mintegy négy évtizede alkalmazzák a gyógyászatban, azóta számos cikk és szabadalmi leírás jelent meg az intermedierjének, a 4-nitro-acetofenonnak előállítására (Emerson, W. S. és munkatársai: J. Am. Chem. Soc., 69, 706 /1947/, 691.386. sz. nagy-britanniai szabadalmi leit ás, Takeshi Kimura: J. Pharm. Soc. Japan, 77, 884 /1957/, 2.674.628. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, Shen Chia-Chíang és munkatársai: Acta Pharmaceuttlca Simica /Peking/ 6, 207-209 /1958/, Golovanenko V.J. és munkatársai: Khim. Nauka i Prom. 4, 139 /1959/, 120.513. sz. szovjet szerzői tanúsítvány, 1.172.658. sz. NSZK-beli közzétételi irat a 47.449. lengyel szabadalmi leírás stb.). ‘ A 4-nitro-acetofenon kinyerésére és az anyalúg feldolgozására - ezzel szemben — sokkal kevesebb informádóval (irodalmi adattal) rendelkezünk. Az oxidádós eljárással nyert 4-nitro-acetofenon nagy részét első lépésben a reakdóelegyből általában kiszűrik, ezt követően azonban a még jelentős mennyiségű 4-nitro-acetofenont tartalmazó anyalúg feldolgozása sok nehézséget okoz. Az anyalúgból például különböző oldószerekkel végzett extrakdóval különíthető el a 4-nitro-acetofenon, valamint a 4-nitro-benzoesav. E módszer azonban az oldószerek magas ára miatt nem gazdaságos, regenerálásuk tűzveszélyes és környezetszennyező. Az oxidádós reakdóelegy, mégjnkább a 4-nitro-acetofenon anyalúg nagyüzemi kristályosítása azért nehéz feladat, mert legalább 8—10 szennyező komponenst tartalmaz, amelyek közül az. oligomerizádós és kondenzádós termékek okozzák a legnagyobb gondot. Az előzőekben idézett Shen Chia-Chiang és munkatársai a 4-nitro-etilbenzolt kálcium-karbonát hordozóra felvitt mangán-acetát katalizátor jelenlétében oxigén gázzal oxidálják. A reakdóelegyet 8 °C ra hűtik és a kikristályosodott 10% 4-nitro-benzoesavval és hangyasavval szennyezett nyers 4-nitro-aceto fenont kiszűrik: 31-32% hozammal nyerik a célterméket. Az anyalúgot kálium-permanganáttal ke zelik, majd a mangán-dioxid kiszűrése után visszavi szik az oxidádóba. Napi több tonnás termelés ese tén az eljárás költséges és nem valósítható meg annál is inkább, mert pontosan a nem oxidálható mellék termékek okozzák a kristályosítás legnagyobb nehézségét. Golovanenko és munkatársai levegővel, valamely fém-rezinát jelenlétében végzik az oxidádót A lehűtés után kivált terméket metanolból kristályosítják, ily módon a 4-nitro-benzoesav eltávolítható. A 619.000. sz. olasz szabadalmi leírás szerint a 4- -nitro-etilbenzolt fém-szteurát vagy -oleát katalizátor jelenlétében vízgőzzel telitett oxigén gázzal oxidálják. A reakdóelegyet (és nem a reakdó lehűtése és a 4-nitro-acetofenon kiszűrése után nyert anyalúgot) a reakdóba vitt 4-nitro-etilbenzol tömegére számított 10% mennyiségű kálium-permanganáttal, vagy kálium-bikromáttal, esetleg hidrogén-peroxiddal ke zelik. így nagyüzemileg meg nem valósítható módon — valóban elképzelhető, hogy eredményesen oxidál ják laboratóriumi méretben a mellékterméket. Szűrés után a szüredéket benzollal felveszik, a szerves fázis elválasztása és a benzol ledesztillálása után a maradé kot -5 °C-ra hfltik, így kapják a tiszta 4-nitro-aceto fenont. A 4-nitro-etilbenzolt a szűrletből csökkentett nyomáson kidesztillálják. A 47.449. sz. lengyel szabadalmi leírás szerint a 4- -nitro-etilbenzolt katalizátor alkalmazás nélkül 3 lépésben (levegő, oxigén, majd ismét levegő) oxidálják. A reakdóelegyet csak 80 °C-ra hűtik, majd azo nos térfogatú és hőmérsélJetű vízre öntik, nátrium-karbonát oldattal savmentesre mossák, majd -10 °C- ra hűtik, a kivált 4-nitro-aoetofenont alkohollal mossák. Az anyalúgból 10 torr alatti nyomáson a nem reagált 4-nitro-etilbenzolt kidesztillálják, a desztillációs maradékból újabb mennyiségű 4-nitro-acetofenon izolálható A 60.998. sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerint evegővel, vagy oxigénnel végzik az oxidációt, majd a reakdóelegyet lehűtik, a kristályosán kivált 4mitro-acetofenont az anyalúgbél kiszűrik, az el nem reagált 4-nitro-etilbenzolt disztilládó útján nyerik ki, amelyet kénsavas kezelés után visszavisznek a reakdódklusba. Az anyalúg további feldolgozásáról nem tesznek említést. A 125.753. sz. NDK-beli szabadalmi leírás értelmében is az oxidádót katalizátor jelenlétében végzik. A reakdóelegyet — hasonlóan az előzőekben említett eljárásokhoz — a primer termék kinyerése céljából lehűtik, majd az aryalúgban maradt 4-nitro-etilbenzolt csökkentett nyomáson desztilládóval kapják. A 101.586. sz. csehszlovák szabadalmi leírás szerint a 4-nitro-etilbenzolt vizes-emulziós közegben 1:1 tömegarányú kálium-permanganáttal oxidálják, majd 198.006 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
