203522. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2,6-dinitro-toluol parciális redukciójára
1 HU 203 522 A 2 Találmányunk tárgya: eljárás 2-metü-3-nitro-anüin előállítására 2,6-dinitro-toluol parciális hidrogénezésével. A 2-metü-3-nitro-anüin gyógyszeripari szintézisek közbenső terméke. Előállítására több módszert is kidolgoztak. A hagyományos eljárásban [Monatsch. Chem., 91,1152 (1960); Houben-Weil: Methoden der Organischen Chemie, 11/1; Amine (G. Thieme, Verlag, Stuttgart, 1957.)] Na2S-dal vagy (NH^S-dal redukálják a 2,6-dinitro-toluolt, és a lassú reakcióban közel 90%-os termelés érhető el. Ez az eljárás a mérgező és környezetszennyező szulfidok miatt ma már fokozatosan háttérbe szorul. A dinitro-toluol részleges redukciója megvalósítható fémes redukcióval, vassal ecetsavas közegben 71%os termeléssel [Synthesis, 924 (1978)], ill. nikkellel ecetsav-maleinsav keverékében, 80%-os termeléssel [Chem. Ind., 826 (1983)]. Környezetvédelmi szempontból ezek az eljárások is kedvezőtlenek A 2,6-dinitro-toluolból 76%-os termeléssel állítható elő a 2-metil-3-nitro-anilin palládiummal katalizált trietil-ammónium-formiátos redukcióval [J. Org. Chem., 45., 4992 (1980)]. A redukcióhoz 100 °C hőmérséklet, és viszonylag sok, 6 t% katalizátor (mely 10% Pd-ot tartalmaz) szükséges. Egy másik izomer, a 2,4-dinitro-toluol transzfer hidrogénezése nitro- toluidinné Raney-nikkellel és hidrazin-hidráttal [Bull. Chem. Soc., 56, 3159 (1983)] 50-93%-os termeléssel hajtható végre. Utóbbi esetben a dinitro-toluolra vonatkoztatott 3001% Raney-nikkel szükséges. Az említett transzfer hidrogénezések közös hátránya, hogy az eljárások alapanyagköltsége nagyobb, mint a hidrogénes redukcióé. A 8280344. sz. japán szabadalom szerint a 2,6-dinitro-toluolt rézkromit, Pd, Ru vagy Ni katalizátorral hidrogénezve előállítható a 2-metü-3- nitro-anilin. A példában megadott 91%-os termeléshez azonban elég erélyes körülmények (25 bar nyomás, 150 °C hőmérséklet) szükségesek. Ismert, hogy az aromás nitrovegyületek erős bázis, pLNaOH, KOH jelenlétében fenolszármazékokká alakulnak át. Találmányunk alapja az a meglepő felismerés, hogy ha a 2,6-dinitro-toluol parciális hidrogénezését Pd katalizátor és bázis jelenlétében hajtjuk végre a 2-metil-3-nitro-anilin termelés legalább akkora, egyes esetekben 3-5%-kal nagyobb, mintha bázis nélkül végezzük a redukciót, és bázis jelenlétében - a nagyobb reakciósebesség következtében - az azonos reakcióidő eléréséhez csak fele-, harmadannyi katalizátor szükséges. A találmányunk szerinti eljárás abban áll, hogy a 2,6- dinitro-toluolt szerves oldószerben vagy oldószerkeverékben hordozós Pd katalizátorral, bázis jelenlétében hidrogénezzük a kiindulási anyag teljes vagy közel teljes (95-100%-os) konverziójáig, majd a reakcióelegyct feldolgozva kipreparáljuk a 2-metü-3-nitro-anil int. Oldószerként poláros vagy apoláros oldószereket (pl. metanol, etanol, 2-propanol, benzol, tetrahidro-furán, dimetü-formamid, trietü-amin), ill. ezek elegyét használjuk. Megfelelőek a regenerált oldószerek, ill. oldószerek is, ha azok víztartalma nem éri el az 50 tf%-ot. A hidrogénezést 0,5-10 bar, előnyösen 1-3 bar nyomáson és 0-100 °C, előnyösen 15-40 °C hőmérsékleten végezzük. Katalizátorként 1-20 t%, előnyösen 3-101% palládiumot tartalmazó hordozós katalizártort használunk. A Pd mennyesége a 2,6-dinitrotoluolra vonatkoztatva 0,005-0,31%, előnyösen 0,01- 0,5 t%. Katalizátorként szenet, Si02-ot és/vagy Al203-at tartalmazó hordozókét (pl. aktívszén, csontszén, grafit, zeolit, szüikagél, alumínium-oxid) alkalmazunk. A katalizátor elválasztás után újra felhasználható. Bázisként olyan szerves vagy szervetlen vegyületeket használunk, melyek disszociációs állandója nagyobb, mint 0,0001 (ill. pKB kisebb, mint 4). Néhány ilyen vegyület (zárójelben a pKg értéke) trietü-amin (3,25), metü-dietü-amin (3,66), piperidin (2,80), szek.-butü-amin (3,44), kalcium-hidroxid (2,43), nátrium-hidroxid (~0), kálium-hidroxid (-0). A bázis mennyisége a 2,6-dinitro-toluolra vonatkoztatva legfeljebb 120 t%, előnyösen 0,1-101%. A reakciót végrehajthatjuk úgy is, hogy a bázist nem a reakcióelegyhez adjuk, hanem előzetesen intenzíven érintkeztetjük a katalizátorral vízben és/vagy szerves oldószerben és a hidrogénező reaktorba ezt a szuszpenziót, vagy elválasztás után az előkezelt katalizátort mérjük be. A találmány szerinti eljárás főbb előnyei:- A hasonló, ismert eljárásokhoz képest lényegesen kevesebb, fele-, harmadannyi katalizátorral hajtható végre a redukció.- Areakció szabvány készülékben, enyhe körülmények közt (pl. 1 bar, 20-40 °C) végezhető.- A reakcióban környezetszennyező melléktermék nem keletkezik; a katalizátor elválasztás után újra felhasználható. A találmány szerinti eljárás bemutatására az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákat adjuk meg. A példákban szereplő jelölések: DNT: 2,6-dinitro-toluol, MNA: 2-metil-3-nitro-anilin. 1. példa 1 dm3-es hidrogénező lombikba bemérünk 50 g (0,27 mól) DNT-t, 300 cm3 metanolt, 20cm312g/dm3-es metanolos NaOH oldatot (Na- OH/DNT=0,5 t%) és 0,15 g 10 t% Pd/C katalizátort (szén B. E. T. felülete: 930 m2g_1, Pd diszperzitása: 0,32, Pd/DNT=0,03 t% 5 cm3 etanolban felszuszpendálva. Nitrogénes, majd hidrogénes öblítés után megindítjuk a keverést (n=1100 min"1; hőm.: 35-40 °C, nyomás 1 bar). A reakció előrehaladtát vékonyrétegkromatográfiásan ellenőrizzük. (Szilikagél A1 fólián; benzol: metanol= 8:2 futtatószer; UV előhívás.) A DNT teljes konverziója után (105 min) az elegyet szűrjük, és 50 cm3 metanollal mossuk a katalizátort. A szűrletről ledesztillálunk kb. 250 cm3 metanolt (mely a következő reakcióban felhasználható), és a maradékhoz 400 cm3 vizet adunk. Jeges-vizes hűtés után a kivált terméket szűrjük, mossuk 100 cm3 vízzel és infra alatt szárítjuk. AzMNA-termelés 39,4 g (94,3%). Ha a reakciót megismételjük úgy, hogy NaOH-t 6 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
