СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛОГЕНИРОВАННОГО АРОМАТИЧЕСКОГО МЕТИЛАМИНА Российский патент 2005 года по МПК C07C209/48 C07C253/30 

Ссылка на соответствующую заявку

Данная заявка подана согласно 35 USС §111 (а) с использованием приоритета в соответствии с 35 USС §119 (е) (1) по дате подачи предварительной заявки 60/301144, поданной 28 июня 2001, в соответствии с 35 USС §111(b).

Область техники

Настоящее изобретение относится к новому способу получения галогенированного ароматического метиламина, который пригоден в качестве промежуточного соединения в производстве агрохимического или фармацевтического соединения или т.п. В частности, в качестве промежуточного соединения пригодны 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамин и 2,3,4,6-тетрафторксилилендиамин при получении эфиров циклопропанкарбоновой кислоты, имеющих превосходную инсектицидную активность.

Предшествующий уровень техники

Известен ряд способов получения ароматических метиламинов гидрированием ароматического нитрила. Например, патенты Великобритании 810530, 852972 и 1149251 описывают способ гидрирования терефталонитрила в присутствии аммиака с получением ксилилендиамина. Однако этот способ не пригоден для получения такого соединения как галогенированный ароматический метиламин, которое включает возможность прохождения реакции нуклеофильного замещения атома галогена аминогруппой в качестве побочной реакции, хотя получение вторичного амина может быть предотвращено в определенной степени.

Что касается способа получения галогенированных ароматических метиламинов, например JP-B-4-14096/1992 (используемый здесь термин "JP-B" означает “публикацию прошедшего экспертизу японского патента”) описывает способ получения галогенированного ксилилендиамина реакцией галогенированного терефталонитрила в присутствии катализатора гидрирования в кислых условиях (неорганическая кислота). Однако у этого способа есть проблема, заключающаяся в том, что поскольку используемая кислота является сильной кислотой, такой как серная кислота, металл, который легко растворяется в кислых условиях, такой как никель или кобальт, не может быть использован в качестве катализатора, и используется дорогой палладий.

Задачи, решаемые настоящим изобретением

Одним из объектов настоящего изобретения является способ получения галогенированного ароматического метиламина, пригодного в качестве промежуточного соединения в получении агрохимического или фармацевтического соединения или т.п.

Одним из объектов настоящего изобретения является промышленно выгодный способ получения галогенированного ароматического метиламина.

Подробное описание изобретения

Авторы обнаружили, что путем восстановления галогенированного ароматического нитрила, представленного формулой (I)

(где Х означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным), в присутствии органической кислоты в растворителе может быть получен с высоким выходом галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2)

(где X, m и n имеют те же значения, что и определены выше, и а означает целое число от 1 до m). Настоящее изобретение выполнено на основе данного открытия.

Поскольку используется органическая кислота, в качестве катализатора может быть использован металл, который легко растворяется в сильной кислоте, такой как никель или кобальт. Кроме того, аминогруппа амина, полученного вышеупомянутой реакцией, образует соль органической кислоты, так что может быть ингибирована побочная реакция, такая как реакция присоединения аминогруппы к нитрильной группе или реакция замещения атома галогена аминогруппой.

Настоящее изобретение относится к следующим объектам:

[1] Способ получения галогенированного ароматического амина, включающий восстановление водородом галогенированного ароматического нитрила, представленного формулой (1)

(где X означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n 6,и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным) с использованием катализатора гидрирования в присутствии органической кислоты в растворителе с получением галогенированного ароматического метиламина, представленного формулой (2)

(где X, m и n имеют те же значения, что и определены выше, и а представляет целое число от 1 до m).

[2] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [1], где галогенированный ароматический нитрил, представленный формулой (1), означает тетрафтортерефталонитрил или тетрафторизофталонитрил, и галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2), означает 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамин или 2,3,4,6-тетрафторксилилендиамин.

[3] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [1] или [2], где растворитель является одним или комбинированным растворителем, содержащим, по крайней мере, один растворитель, выбранный из группы, включающей ароматические углеводороды, алифатические углеводороды, спирты, простые эфиры, сложные эфиры и воду.

[4] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [1] или [2], где растворитель является одним или комбинированным растворителем, содержащим, по крайней мере, один растворитель, выбранный из группы, включающей бензол, толуол, ксилол, этилбензол, гексан, циклогексан, метанол, этанол, пропанол, тетрагидрофуран, диоксан, диоксолан, этилацетат и воду.

[5] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [3] или [4], где растворитель является комбинированным растворителем, включающим воду и органический растворитель, который не полностью смешивается с водой.

[6] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [5], где органический растворитель, который не полностью смешивается с водой, является ароматическим углеводородом.

[7] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [6], где ароматический углеводород является толуолом, ксилолом или этилбензолом.

[8] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [1] или [2], где растворителем является вода.

[9] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [8], где органическая кислота является, по крайней мере, одной кислотой, выбранной из группы, включающей муравьиную кислоту, уксусную кислоту и пропионовую кислоту.

[10] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [9], где катализатор, содержащий, по крайней мере, один металл, выбранный из группы, включающей никель, палладий, платину, рутений, кобальт и медь.

[11] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [9], где катализатором является пористый никель или пористый кобальт.

[12] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [11], где катализатором является пористый никель.

[13] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [12], где пористый никель модифицирован другим металлом, отличным от никеля.

[14] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в [13], где пористый никель модифицирован молибденом.

[15] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в одном из с [1] по [14], где катализатор используют после предварительной обработки в растворителе под давлением водорода при 40°С или менее.

[16] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [9], где катализатором является палладий на носителе.

[17] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [16], где количество использованного растворителя составляет от 1 до 20 количеств по массе в расчете на галогенированный ароматический нитрил.

[18] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [17], где количество использованной органической кислоты составляет от 50 до 500 мольн.% в расчете на нитрильную группу галогенированного ароматического нитрила.

[19] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано в любом из с [1] по [18], где количество использованного катализатора составляет от 0,01 до 1 количества по массе в расчете на галогенированный ароматический нитрил.

[20] Способ получения галогенированного ароматического метиламина, как описано с любом из с [1] по [18], где восстановление водородом проводят при температуре реакции от комнатной температуры до 100°С под парциальным давлением водорода от 0,1 до 5 МПа.

[21] Галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2), полученный способом, как описано в любом из с [1] по [20]

где Х означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным, и а означает целое число от 1 до m.

[22] Катализатор, использованный для получения галогенированного ароматического метиламина, представленного формулой (2) из галогенированного ароматического нитрила, представленного формулой (1)

(где Х означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным)

(где X, m и n имеют те же значения, что и определены выше, и а означает целое число от 1 до m).

Способ осуществления изобретения

Настоящее изобретение описано детально ниже. Галогенированные ароматические нитрилы, использованные в качестве исходного материала согласно настоящему изобретению, являются коммерчески доступными и могут быть легко приобретены. В формуле (1) нитрильная группа и галоген каждый не ограничены по числу связей и положению связывания. Примеры галогенов включают хлор и фтор.

(где Х означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным).

Специфические примеры галогенированных ароматических нитрилов формулы (1) включают тетрафторфталонитрил, тетрафторизофталонитрил, тетрафтортерефталонитрил, пентафторбензонитрил, 2,3,5,6-тетрафторбензонитрил, 2,3,4,6-тетрафторбензонитрил, 2,3,4,5-тетрафторбензонитрил, 2,4,6-трифтор-5-хлоризофталонитрил, тетрахлорфталонитрил, тетрахлорфталонитрил, тетрахлоризофталонитрил и тетрахлортетефталонитрил.

В настоящем изобретении галогенированный ароматический нитрил, представленный формулой (1), восстанавливают в присутствии органической кислоты в растворителе, используя катализатор гидрирования, посредством чего может быть получен галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2)

(где X означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным, и а представляет целое число от 1 до m).

Органическая кислота для использования в настоящем изобретении является карбоновой кислотой, и ее примеры включают муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, щавелевую кислоту, лимонную кислоту, гликолевую кислоту и бензойную кислоту. Из них предпочтительными являются муравьиная кислота, уксусная кислота и пропионовая кислота. Эти органические кислоты могут использоваться индивидуально или в сочетании двух или более кислот. Количество использованной органической кислоты составляет от 50 до 500 моль.%, предпочтительно от 100 до 300 мольн.% в расчете на нитрильную группу галогенированного ароматического нитрила, представленного формулой (1). Органическая кислота может быть добавлена вся сразу в начале реакции или может быть непрерывно или с перерывами добавлена в ходе реакции.

Катализатор гидрирования, использованный в настоящем изобретении, является металлическим катализатором, содержащим, по крайней мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из кобальта, железа, никеля, платины и палладия. Катализатор может быть металлом как таковым или может быть в форме катализатора на носителе. Примеры носителя для катализатора на носителе включают активированный уголь, диоксид кремния и оксид алюминия. Катализатор предпочтительно является, например, пористым никелем или пористым кобальтом. Кроме того, в настоящем изобретении может использоваться модифицированный пористый катализатор. Модифицированный пористый катализатор получают модификацией никеля или кобальта другими металлами или оксидами металлов, отличающихся от никеля или кобальта. Например, пористый никелевый катализатор, модифицированный молибденом, является примером.

Количество использованного катализатора составляет от 0,01 до 1 количества по массе, более предпочтительно, от 0,02 до 0,5 количества по массе, в расчете на галогенированный ароматический нитрил, представленный формулой (1). Активность катализатора может быть усилена предварительной обработкой катализатора в растворителе в атмосфере водорода. Температура предварительной обработки составляет 100°С или менее, предпочтительно 40°С или менее. Давление в это время составляет, в единицах парциального давления водорода, от 0,1 до 5 МПа, предпочтительно от 0,2 до 3 МПа.

Использованный в настоящем изобретении растворитель не является особым образом ограниченным постольку, поскольку не влияет на реакцию восстановления. Например, растворитель является одним или комбинированным растворителем, содержащим, по крайней мере, один растворитель, выбранный из ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол, ксилол и этилбензол; алифатических углеводородов, таких как гексан и циклогексан; спиртов, таких как метанол, этанол, пропанол, бутанол, этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин и этиленгликоль метиловый эфир; простых эфиров, таких как тетрагидрофуран, диоксан и диоксалан; сложных эфиров, таких как этилацетат и бутилацетат; и воды. Из них предпочтительными являются вода сама по себе и комбинированный растворитель, содержащий воду и растворитель, который не полностью не смешивается с водой. Растворителем, который не полностью смешивается с водой, является такой растворитель, что когда он смешивается с водой, по крайней мере, в определенном соотношении, появляется разделение на два слоя. Примеры такого растворителя включают ароматические углеводороды, такие как толуол, ксилол и этилбензол, и сложные эфиры, такие как этилацетат и бутилацетат. Предполагают, что эта система комбинированного растворителя обеспечивает такой эффект, что когда реакционный субстрат имеет низкую растворимость в воде, органический растворитель может растворять субстрат в органической фазе растворителя и таким образом увеличивать скорость реакции. В то же время, когда одновременно используется вода, может ожидаться эффект переноса полученных аминов в водный слой как солей органической кислоты и таким образом предупреждение побочной реакции (реакция амина с нитрилом с образованием полимера или реакция замещения галогена амином).

Количество использованного растворителя не ограничено особым образом, но предпочтительно составляет от 2 до 20 количеств по массе в расчете на галогенированный ароматический нитрил, представленный формулой (1).

В настоящем изобретении температура реакции составляет от комнатной температуры до 100°С, предпочтительно от комнатной температуры до 60°С. Давление в единицах парциального давления водорода составляет от 0,1 до 5 МПа, предпочтительно, от 0,2 до 3 МПа. Водород при использовании в реакции согласно настоящему изобретению не является обязательно газом высокой степени чистоты и может содержать инертный газ, не оказывающий особого влияния на реакцию восстановления.

Форма реакции не ограничена особым образом, однако предпочтительно использовать метод, такой как каталитическая суспензионная проточная система, проточная система с неподвижным слоем, система со слоем со струйным течением жидкости или система с периодической загрузкой.

После того как катализатор отделяют от реакционного раствора фильтрацией или т.п. и нейтрализуют остаток, галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2), полученный согласно способу получения настоящего изобретения, может быть выделен с использованием обычного способа выделения, такого как конденсация, экстракция или дистилляция.

Примеры

Настоящее изобретение описано ниже со ссылкой на примеры.

Условия газовой хроматографии, использованной в примерах, являются следующими.

Прибор: НР6850, произведенный Hewlett-Packard

Колонка: DB1701, 0,32 мм × 30 м, толщина мембраны 0,25 мкм

Газ-носитель: Не

Скорость потока: 1,2 мл/мин (постоянный поток), отношение деления потока 50

Детектор: FID

Температура ввода пробы: 300°С

Дет. температура: 300°С

Температура анализа: 100°С (5 мин) - 10°С/мин → 150°С 10 мин) - 15°С/мин → 280°С (5 мин)

Внутренний стандарт: 1,4-бутандиол

Пример 1

В автоклав объемом 100 см³ загружают 20 г воды, 10 г толуола, 2,0 г пористого никелевого катализатора, 3,0 г уксусной кислоты и 4,0 г тетрафтортерефталонитрила. После продувки азотом реакционную систему тщательно продувают водородом до давления 0,85 МПа (избыточное давление). Начинают перемешивание и нагревание автоклава. Поддерживая давление при 0,85 МПа, непрерывно подают водород и перемешивание продолжают при 40°С. Количество абсорбированного водорода контролируют посредством массового расходомера, и когда абсорбция водорода останавливается, реакцию заканчивают. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате, превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 99% или более и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 83%.

Конечный продукт подтверждают газохроматографическим массовым анализом.

Пример 2

Проводят ту же операцию как в Примере 1, за исключением того, что меняют толуол на ксилол. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 99% или более и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 80%.

Пример 3

Проводят ту же операцию как в Примере 1, за исключением того, в автоклав объемом 100 см³ загружают 30 г воды, 2,0 г пористого никелевого катализатора, 3,0 г уксусной кислоты и 4,0 г тетрафтортерефталонитрила. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 99% или более и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 90%.

Пример 4

Проводят ту же операцию как в Примере 1, за исключением того, в автоклав объемом 500 см³ загружают 200 г воды, 12,5 г пористого никелевого катализатора, 37,5 г уксусной кислоты и 50,0 г тетрафтортерефталонитрила. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате, превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 99% или более и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 95%.

К полученному реакционному раствору добавляют 30 мас.% водного раствора гидроксида натрия для того, чтобы довести рН до 12,3. После отделения нерастворимой части фильтрацией водную фазу промывают 30 г толуола. После отделения толуольной фазу водную фазу экстрагируют три раза с использованием 300 г этилацетата. Всю этилацетатную фазу дистиллируют при пониженном давлении, получая таким образом 42,8 г 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина в качестве фракции при 5 мм рт.ст. и 120°С. Извлечение составляет 86,8%.

Пример 5

В автоклав объемом 500 см³ загружают 100 см³ воды и 10 г пористого никелевого катализатора, и устанавливают давление 0,5 МПа при 15°С. Начинают перемешивание автоклава и продолжают перемешивание в течение 1 ч, поддерживая температуру 15°С. В автоклав дополнительно загружают 100 см³ воды, 37,5 г уксусной кислоты и 50,0 г тетрафтортерефталонитрила, затем повторяют процедуру Примера 1. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 99% или более и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 94%.

Затем повторяют ту же процедуру выделения как в Примере 4, получая таким образом 42,4 г 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина. Извлечение составляет 86,8%.

Пример 6

Проводят ту же операцию, что и в Примере 4, за исключением того, что используют 12,5 г пористого никелевого катализатора с добавлением молибдена. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 99% или более и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 96%.

Затем повторяют ту же процедуру выделения как в Примере 4, получая таким образом 43,4 г 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина. Извлечение составляет 87,0%.

Сравнительный пример

Проводят ту же операцию как в Примере 4, за исключением того, что используют 37,5 г серной кислоты вместо уксусной кислоты. Полученный реакционный раствор анализируют газохроматографическим методом внутреннего стандарта, в результате превращение тетрафтортерефталонитрила составляет 23% и выход 2,3,5,6-тетрафторксилилендиамина составляет 12%.

Результат изобретения

Согласно настоящему изобретению может быть получен галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2), с высоким выходом промышленно выгодным способом.

Настоящее изобретение относится к способу получения галогенированного ароматического метиламина, который включает восстановление водородом галогенированного ароматического нитрила, представленного формулой (1):

(где Х означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n ≤ 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным), с использованием катализатора гидрирования, выбранного из группы, состоящей из пористого никеля, пористого кобальта, модифицированного пористого никеля и модифицированного пористого кобальта в присутствии органической кислоты в растворителе с получением галогенированного ароматического метиламина, представленного формулой (2):

(где X, m и n имеют те же значения, что и определены выше, и а означает целое число от 1 до m). Согласно настоящему изобретению может быть получен галогенированный ароматический метиламин, представленный формулой (2), с высоким выходом промышленно выгодным способом. 19 з.п. ф-лы.

1. Способ получения галогенированного ароматического метиламина, включающий восстановление водородом галогенированного ароматического нитрила, представленного формулой (1)

(где Х означает атом хлора или фтора, m означает целое число от 1 до 5, n означает целое число от 1 до 5, m+n ≤ 6, и когда n означает 2 или более, каждый Х может быть одинаковым или различным), с использованием катализатора гидрирования, выбранного из группы, состоящей из пористого никеля, пористого кобальта, модифицированного пористого никеля и модифицированного пористого кобальта в присутствии органической кислоты в растворителе с получением галогенированного ароматического метиламина, представленного формулой (2)

(где X, m и n имеют те же значения, что и определены выше, и а означает целое число от 1 до m).

Разноска приоритетов по пунктам формулы изобретения:

пункты 1-4, 6-17 – приоритет от 18.06.2001

пункты 5, 18-20 – приоритет от 18.04.2002