JPH04507243A - ハロニトロフェノールの水性還元法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ハロニトロフェノールの水性Ｍ　元法 本発明は、アミノフェノールを合成する分野に関する。

ハロジニトロジヒドロキシベンゼンの金属触媒化水素化は、ポリベンズオキサゾ ールポリマー用のモノマーとして有効である４、６−ジアミルソルシノールのよ うなジアミノベンゼンジオールの合成に有効であることは公知である。Ｌｙｓｅ ｎｋｏの、）！ｉ　ｈ　Ｐｕｒｉｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｐｒｅ 　ａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　４．６−Ｄｉａｍｉｎ。

−１，３−ｂｅｎｚｅｎｅｄｉｏｌ、米国特許第４，７６６．２４４号（１９８ ８年８月２３日）参照。水素化の間、ハロゲンは水素ハロゲン化物として芳香族 環より除去される。

アミノフェノール部分をプロトン化した場合、アミノフェノール化合物の芳香族 環より水素化によってハロゲンを除去することは困難である。ハロニトロフェノ ール性化合物の水素化は通常、ニトロ基の水素化により形成されるアミン基がプ ロトン化されないよう塩基性条件で行われる。しかし、アミノフェノール生成物 の、遊離塩基は水性媒体中の酸化条件に関し不安定であり、従って水素化ば通常 有機溶媒中で行われる。米国特許第４，７６６．２４４号、カラム３．５２〜５ ９行参照。有機溶媒は工業スケールでの製造ではとてもコストがかかる。

さらに、有機溶媒は、特に引火性水素化触媒及び爆発性ニトロ化フェノールの存 在下では望ましくない火災の危険がある。

有機溶媒のレベルが低い又は全く含まない水性媒体において実施可能なアミノフ ェノール化合物の高収率合成方法が必要である。

本発明は、アミノフェノール化合物の合成方法であり、この方法は、５０重量パ ーセント未満の有機希釈剤を含む水性溶媒の存在下及びハロニトロフェノール中 のハロゲン原子のハロゲン化水素より弱く、反応条件下安定であり、そして触媒 の機能を妨害しない酸の存在下、アミノフェノール化合物が形成する条件におい てハロニトロフェノール化合物を水素化剤と接触させる工程を含む方法である。

本発明の方法は、水素化において有機溶媒を最小〆する又は排除するという利点 を与え、それにより製造コスト及び系内の火災の危険性を低下させる。この方法 は、芳香族環に結合した少なくとも１つのヒドロキシル部分及び少なくとも１つ の１級アミン部分を有する芳香族化合物（アミノフェノール化合物）の合成に用 いてよい。アミノフェノール化合物は、２　Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　Ｃｈｅ ａｐ、　Ｔｅｃｈ、　３版、Ａａｉｉｎｏ　ｈｅｎｏｌｓ＋　４２２−４０（Ｊ 。

Ｗｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ　１９７８）に記載されているように染料及び医薬の 合成における中間体として、並びに写真現像液として有効である。米国特許第４ ．７０３．１０３号に記載されているように、１つのヒドロキシ部分に対しオル ト位に１つの１級アミン部分を有するアミノフェノール化合物は、ポリベンズア ゾールポリマー用の連鎖停止剤として有効である。１１　Ｅｎｃｙ、　Ｐｏ１ｙ 、　Ｓｃｉ、　＆　Ｔｅｃｈ、＋−如上ゆＶ五吋叫Ａ胚上囲」■（乃江ハ徂Ｍヅ 咀堕士狙６０ｆ　（１９８８）に記載されているように、２つの１級アミン基及 び２つのヒドロキシ基を有する（各アミン基に対し１つはオルトである）アミノ フェノール化合物はポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）ポリマーの合成用のコモ ノマーとして有効である。

本発明の方法は、ハロニトロフェノールの触媒水素化を用いる。ハロニトロフェ ノールはハロゲン原子に結合した芳香族環、ヒドロキシ基及びニトロ基を含む。

これはより好ましくは芳香族環に結合した第二のニトロ基及び第二のヒドロキシ 基を含む。各ニトロ基は好ましくはヒドロキシ基に対しオルトである。ハロニト ロフェノールが２個のヒドロキシ基及び２個のニトロ基を含む場合、各ニトロ基 は好ましくは異なるヒドロキシ基に対しオルトである。

ヒドロキシ基は好ましくはハロゲン原子に対しオルトである。ハロニトロフェノ ールが２個のヒドロキシ基及び２個のニトロ基を含む場合、両方のヒドロキシ基 は好ましくはハロゲン原子に対しオルトである。芳香族環に結合したハロゲンは 、好ましくは塩素、臭素もしくは沃素であり、より好ましくは塩素である。

芳香族環はピリジンのような複素環であってよいが、好ましくは炭素環である。

芳香族環は、反応条件において安定でありそして反応を妨害しない、ヒドロキシ 、ニトロ及びハロゲン置換基以外の置換基を有していてよい。他の置換基の例は 、第二のハロゲン原子、第二のヒドロキシ部分、アミン部分、フェニル部分、フ ェノキシ部分、アルコキシ部分及び低級（約１〜６個の炭素）アルキル部分を含 む。芳香族環は最も好ましくはこれら特定のもの以外の置換基を含まない。

好適なハロニトロフェノールの例は、２−ハロー６−ニトロフェノール及び２− ハロー４，６−シニトロレソルシノールヲ含む。

ハロニトロフェノールは最も好ましくは２−ハロー４．６−シニトロレソルシノ ールである。

ニトロ及びヒドロキシ基を１個のみ有するハロニトロフェノール化合物は好まし くは下式１（ａ）、１（ａ）　Ａｒ　−〇Ｈ で表され、より好ましくは下式１（ｂ）、で表される。上式中、Ａｒは芳香族環 であり、Ｘはハロゲン原子である。

２個のニトロ基及び２個のヒドロキシ基を有するハロニトロフェノール化合物は 好ましくは式２（ａ）。

で表され、より好ましくは下式２（ｂ）又は２（ｃ）。

で表される。Ａｒ及びＸは前記規定と同じ意味を有する。Ａロ二トロフェノール 化合物は、最も好ましく番よ式２（ｂ）である。

好適なハロニトロフェノールの例は、４，６−シニトロー２−クロロレソルシノ ール、４，６−シニトロー２−プロモレツルシノール２、５−ジニトロ−３−ク ロロヒドロキノン、及び２−クロロ−５−ニトロフェノールを含む。

ハロニトロフェノール化合物は公知の方法により合成される。例えば、米国特許 第４，７６６、２４４号に記載されてし）るように、適当な芳香族ジもしくはト リノ＼リドをニトロイヒし、続し）で１つ以上のハロゲン原子をヒドロキシ基で 置換することにより合成される。又は、ＬｏｕｄｏｎのＯｒ　ａｎｉｃ　Ｃｈｅ ｍｉｓｔｒ　、７５７−６１（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　Ｐｕｂｌ．　Ｃ ｏ．）に記載されてし）る条イ牛でのフェノール化合物のハロゲン化及びニトロ 化により合成される。

ハロニトロフェノールは水素化剤と接触される。水素イヒ斉１は水溶液中で用い ることのできるどのような公知の水素イヒ剤であってよいが、好ましくは分子水 素である。水素イし剤るよ少なくとも理論量存在すべきであり、好ましく番よノ ｈロニトロフェノール化合物の量より理論過剰量存在する。

接触は水溶液中で行われる。多くのノ１０ニトロフェノール化合物の不溶性のた め、１１口ニトロフェノール化合物器ヨしｃｌしば水中スラリーを形成する。水 の量は妥当な反応速度用に十分な水素を溶解するにそしてスラリーを攪拌可能に するに十分な量であるべきである。水の最大量は主に実用性により決められる。

ハロニトロフェノール化合物に対する水の比が高いほど、反応装置の能力は必然 的に低下する。水に対するハロニトロフェノール化合物の比は好ましくは約０． ８ｍｏｌｅ／Ｌ以下、より好ましくは約０．７＋＋ｏｌｅ八以下、最も好ましく は約０、６８＋ｉｏｌｅ八以下である。

用いられる触媒の量は、当業者に公知の実用性により決定される。とても低い触 媒レベルでは反応はとても遅く、高い触媒レベルでは触媒のコストは不経済であ る。触媒が１０パーセント炭素上パラジウムである場合、ハロニトロフェノール 化合物に対する触媒の重量パーセントは、好ましくは少なくとも約１パーセント 、より好ましくは少なくとも約３パーセント、最も好ましくは少なくとも約６パ ーセントである。重量比は好ましくは約１５パーセント以下、より好ましくは約 ８パーセント以下である。

反応はハロニトロフェノール化合物中のハロゲンのハロゲン化水素より弱い酸で ある酸の存在下おこる。例えば、ハロニトロフェノール化合物のハロゲンが塩素 である場合、酸の１）Ｋｍは塩化水素のρに１である６．１未満であるべきであ る。酸のｐＫｍは得られる化合物の０−アミノヒドロキシ部分を安定イヒするた め十分低いべきである。酸のｐＫａは、好ましくは一３以上、より好ましくは少 なくとも約０、最も好ましくは少なくとも約１である。ｐＫａは、好ましくは１ ０未満、より好ましくは約４．７５以下、最も好ましくは約２，７５以下である 。

酸は反応条件において安定であるべきである。例えば、トリクロロ酢酸は反応条 件においてハロゲン化水素を形成する傾向にあり、本発明の方法に対し不適当で あるが、Ｉ・リフルオロ酢酸は安定でありそして好適である。

酸は触媒の作用を妨害すべきではない。ホスホン酸、次亜リン酸、硫酸、スルホ ン酸、ベンゼンスルホン酸及びトルエンスルホン酸はすべて触媒活性を阻害し、 本発明に対し適当ではない。芳香族構造又は不完全なオクテツト構造を含む酸は 触媒金属に吸着され又は会合され、それにより反応体の触媒への接近を妨げると 考えられている。

好適な酸の例は、リン酸、ホウ酸、トリフルオロ酢酸、フルオホウ酸、メタンス ルホン酸、プロピオン酸、ヘプタノン酸及び酢酸を含む。好ましい酸はリン酸、 メタンスルホン酸、フルオホウ酸及びトリフルオロ酢酸である。トリフルオロ酢 酸及びリン酸がより好ましく、リン酸が最も好ましい。

酸はハロ二トロフェノール部分のニトロ基と少なくとも理論比で用いるべきであ る。しかし、過剰の酸は水への水素の溶解性を低下させ、それにより反応に必要 な時間を長くする。

ハロニトロフェノールが２−クロロ−４．６−シニトロレソルシノールであり、 酸がリン酸である場合、ハロニトロフェノールに対する酸のモル比は、好ましく は少なくとも約１＝１、より好ましくは少なくとも約２：１である。ハロニトロ フェノールに対する酸のモル比は、好ましくは約１０：１以下、より好ましくは 約５：１以下、最も好ましくは約４：１以下である。スラリーのｐＨは用いる酸 により異なるが、リン酸の場合好ましくは約１〜２である。

水素化剤は十分な分散を達成するに有効な方法によりスラリーに混入される。例 えば、水素はスラリーに散布されもしくはヘッドスペースに入れられ、そしてエ ントレインメント撹拌器により分散される。系への反応体の均一な分散を保つた め良好な攪拌が重要である。反応の温度は、反応が進行しそして生成物が安定で ある温度である。反応の間達成される最大温度は好ましくは少なくとも約１５° Ｃ、より好ましくは約４５°Ｃ、最も好ましくは少なくとも約５０℃である。こ れは好ましくは約１００°Ｃ以下、より好ましくは約６５°Ｃ以下、最も好まし くは約５５°Ｃ以下である。反応は不酸化大気において行うべきである。

触媒は好ましくは濾過のような公知の方法により反応混合物より除去される。

アミノフェノール生成物は芳香族環、ハロニトロフェノール上でヒドロキシ基と 同じ位置で芳香族環に結合した１つ以上のヒドロキシル基、ハロニトロフェノー ル上でニトロ基により先に占められた位置で芳香族環に結合した１つ以上の１級 アミン基及び水素原子により先に占められた各位置における水素を含む。この生 成物は溶液中もしくは湿潤状態では空気酸化されやすく、従ってできるだけ速く 沈澱させそして乾燥することが好ましい。溶液中の生成物はプロトン化され、酸 塩として沈澱された場合空気酸化に対しより安定である。

沈澱は、溶解度を低下させるため溶液を冷却すること、非溶媒をくわえること、 又は溶液のｐＨを高めることのような公知の方法の組合せにより達成される。好 適な非溶媒の例は、メタノール、エタノール及びプロパツールのようなアルカノ ールを含む。好適な中和剤の例は、炭酸水素アルカリ金属、炭酸水素アンモニウ ム、水酸化ナトリウム及び３級アミンを含む。

反応の間発生するハロゲン化水素は、生成物のアミン基のプロトン化に用いられ る弱酸を置換する傾向にあると考えられる。溶液のｐＦＩを高めるため酸を中和 しないで塩を沈澱させた場合、沈澱した生成物はハロゲン化水素塩の少なくとも 一部になる。これは沈澱前に少な（とも理論量のハロゲン化水素酸を加えること によって完全なハロゲン化水素塩として沈澱される。

一方、ハロゲン化水素は、強酸として、塩基を加え中和される。ホスフェート塩 のような非ハロゲン・化物塩を望む場合、重合の前又は重合の一部として少なく とも理論量の中和剤が加えられる。得られる酸の対イオンは、反応の間用いられ る酸である。

回収される生成物の選択率は、出発ハロニトロフェノールを基準として、好まし くは９０パ一セント以上、より好ましくは少なくとも約９５パーセント、最も好 ましくは少な（とも９８パーセントである。

本発明により製造された化合物を以下に説明する。

以下の例は説明であって、その範囲を限定するものではない。特に示さない限り 、部及びパーセントは重量基準である。

Ｌ−トリフルオロ酢酸を用いる２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの 水素化 磁気攪拌器を備えた５００ｍ１の三ロ丸底フラスコ内で５．０ｇ（２１ｍｎ＋ｏ ｌｅ）の２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノール、６０．７ｇの水、０． ５０ｇの１０重量パーセント炭素とパラジウム触媒、及び４．９ｇ（４３ｍｍｏ ｌｅ）のトリフルオロ酢酸を含む混合物を攪拌した。ヘッドスペースを水素で満 たし、反応の間約１気圧の水素圧力を保った。温度を５０″Ｃに１１０分間高め た。得られる溶液のＬＣ分析は４，６−ジアミルソルシノールが９５パ一セント 選択率で合成されたことを示した。

１−リン酸による２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの水素化 トリフルオロ酢酸を４．９ｇの８５パーセントリン酸（約４３ミリモルのＨ３， Ｐ　Ｏａ　）に代えることを除き、例１の方法を繰り返した。

ＬＣ分析は４，６−ジアミルソルシノールへの９７バーセントの選択率を示した 。

財−２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの水素化約４３ミリモルのフ ルオホウ酸を用いて例１の方法を繰り返した。回収された主要な生成物は４．６ −ジアミルソルシノールであった。

肛−メタンスルホン酸を用いる２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの 水素化 トリフルオロ酢酸の代わりに約４３ミリモルのメタンスルホン酸を用いて例１の 方法を繰り返した。回収された主要な生成物は４，６−ジアミルソルシノールで あった。

、、［ｉ−一酢酸を用いる２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの水素 化 トリフルオロ酢酸の代わりに約４３ミリモルの氷酢酸を用いて例１の方法を繰り 返した。生成物のしＣ分析は９１パーセントの選択率で４，６−ジアミルソルシ ノールが製造されたことを示した。

１−リン酸を用いる２−クロロ−４，６−シニトロレソルシ／　−ルの大スケー ル水素化 ４リツトルの外被付ガラス反応器内で２６１ｇ（１，１１ｎ＋ｏｌｅ）の２＝ク ロロ−４，６−シニトロレソルシノール、２６ｇの１０パーセント炭素上パラジ ウム触媒、１５８９ｇの水及び２５３．５ｇの８５パーセントリン酸の混合物を ３インチの８枚ブレード機械攪拌器で攪拌した。反応器の温度は５０°Ｃに保っ た。反応器内の空気を窒素でパージし、１気圧の水素を入れた。６００ｒｐｍの 攪拌において４３０分で反応を終了した。生成物のＬＣ分析は４，６−ジアミル ソルシノールへの選択率が約９７バーセントであることを示した。

五ニー異なる条件での２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの水素化、 及び異なる塩の沈澱 １２３５ｇの脱イオン水を窒素大気上反応器に加えた。０．００２ｇ／ｌｌ１１ のラウリル硫酸ナトリウムを含む水溶液１０．７ｇを、発泡を抑えて加えた。米 国特許第４．７６６．２４４号の例（八）及び（Ｂ）に記載されたようにして製 造しそしてＬＣ分析により９８．４６バーセントの純度を有する２−クロロ−４ ，６−シニトロレソルシノール５８０ｇを加えた。この混合物を機械羽根により ２２ＯｒｐｍでＩＯ分聞損拌した。２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノー ルのモルあたり２．２モルのリン酸のモル比でリン酸を加えた。１０パーセント 炭素上パラジウム触媒を、２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの重量 パーセントで表１に示した量加えた。

反応器を水素ガスでパージし、羽根の速度を７５０ｒｐｎ＋に高めた。

混合物の温度を、表１に示した時間反応の進行につれて表１の温度に高めた。

表１ サンプルＮｏ、触媒　ｗｔ％　温度　℃　時間　分触媒を濾過し、濾液を５００ ｒｐ＠で攪拌しながら窒素大気上仕上げ容器に加えた。生成物の塩を以下に記載 の方法の１つにより沈澱させた。

（＾）仕上げ容器を６０°Ｃに加熱した。１３ｇの塩化錫（ＩＩ）を含む３７バ ・−セントの塩酸１０２５ｇを、得られる混合物の塩化水素濃度が約１５パーセ ントであるよう４０＠ｌ／ｓｉｎの速度で加えた。

攪拌を３００ｒｐｍに調節し、混合物を１０℃に冷却した。４，６−ジアミルソ ルシノールのジ（塩化水素）塩を濾過し、１５バーセン１−ＨＣＩ内で洗浄し、 窒素大気上乾燥した。

（Ｂ）飽和炭酸水素ナトリウムの溶液を、溶液のｐＨが３．８５になるまで激し く撹拌しなから２５°Ｃにおいて水溶液に加えた。

４．６−ジアミルソルシノールのモノホスフェート塩を濾過し、５ｇの塩化錫（ ＩＩ）二水和物及び５ｇの３７バーセント塩酸を含む９００ｍ１の水で洗浄し、 真空オーブン内で４５°Ｃで乾燥した。

（Ｃ）飽和炭酸水素アンモニウムの溶液を、溶液のｐＨが４．４９になるまで激 しく攪拌しなから２５°Ｃにおいて水溶液に加えた。

４．６−ジアミルソルシノールのモノホスフェート塩を濾過し、５ｇの塩化錫（ ＩＩ）二水和物及び５ｇの３７バーセント塩酸を含む１０１００Ｏの水で洗浄し 、真空オーブン内で４５°Ｃで乾燥した。

冬場の有機成分は少なくとも９８〜９９パーセント４，６−ジアミルソルシノー ルを含んでいる。

１−一異なる酸を用いる２−クロロ−４，６−シニトロレソルシノールの水素化 磁気攪拌器を備えた５００ｍ１の三ロ丸底フラスコ内で種々の酸の存在下での４ ，６−ジアミルソルシノールへの２−クロロ−４゜６−シニトロレソルシノール の還元は以下の方法によりテストした。約５．０ｇ（２１＋ｍｏｌｅ）の屹クロ ロー４．６−シニトロレソルシノール、約６０．７ｇの水、約０．５０ｇの１０ 重量パーセント炭素上パラジウム触媒、及び約４３ミリモルの酸を含む混合物を 攪拌した。ヘッドスペースを水素で満たし、反応の間水素圧力を約１気圧に保っ た。反応が終了するまで又は反応が遅すぎるとされるまで反応の温度を５０°Ｃ に高めた。各反応混合物のサンプルを反応の間定期的に取り出し、液体クロマト グラフィーを用いて分析し、反応の進行及び選択率を調べた。

以下の表は、パラグラフ２に記載した反応において種々の酸を用いたニトロ基の 還元速度及び脱ハロゲン化速度をしめしたいる。本発明において、「速い」とは 、反応が少なくとも約３パーセント／分の速度で進行したことを意味する。

「中程度」とは、反応が約０．５〜約３パ一セント／分の速度で進行したことを 意味する。「遅い」とは、反応が約０．０３〜約０．５パ一セント／分の速度で 進行したことを意味する。

「とても遅い」とは、反応が約０．０３パ一セント／分以下の速度で進行したこ とを意味する。

サンプル　酸　ニトロ基の　脱ハロゲン化還元速度　速度 １　リン酸　中程度　中程度 ２　ホウ酸　中程度　中程度 ３　トリフルオロ酢酸　速い　中程度 ４　フルオホウ酸　速い　中程度 ５　酢酸　中程度　中程度 ６　メタンスルホン酸　中程度　中程度Ａ　塩酸　中程度　遅い Ｂ　硫酸　中程度　とても遅い Ｃトリクロロ酢酸　中程度　とても遅いＤ　亜リン酸　中程度　とても遅い Ｅ　次亜リン酸　中程度　とても遅い Ｆ　トルエンスルホン酸　中程度　とても遅いＧ　ベンゼンスルホン酸　中程度 　とても遅い以下の表はパラグラフ２に記載した反応における種々の酸を用いた ４、６−ジアミルソルシノールへの、液体クロマトグラフィーにより測定した選 択率を示している。

サンプル　酸　選択率（パーセント） １　リン酸　９７ ２　ホウ酸　８５ ３　トリフルオロ酢酸　９５ ４　フルオホウ酸　９３ ５　酢酸　９１ ６　メタンスルホン酸　９１ サンプル５において、生成物の選択率は９１パーセントでピークであり、反応の 進行につれて溶液に残っている反応生成物は純度が低下した。サンプル６におい て、脱ハロゲン化が終了する前に反応を止めた。反応を進行させれば高い選択率 になったかもしれない。

国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．アミノフェノール化合物の合成方法であって、５０重量パーセント以下の有 機希釈剤を含む水性溶媒において、ハロニトロフェノール化合物中のハロゲンの ハロゲン化水素より弱い酸であり、反応条件下安定であり、そして触媒の機能を 妨害しない酸の存在下、アミノフェノール化合物が形成する条件においてハロニ トロフェノール化合物を水素化剤と接触させる工程を含む方法。
2. ２．酸のｐｋａが４．７５以下、−６．１以上である、請求項１記載の方法。
3. ３．酸が （ａ）リン酸 （ｂ）ホウ酸 （ｃ）トリフルオロ酢酸 （ｄ）フルオホウ酸 （ｅ）メタンスルホン酸 （ｆ）プロピオン酸 （ｇ）ヘプタン酸 （ｈ）酢酸 のいずれかであり、水素化剤が水素であり、そして水溶液が有機希釈剤を約１０ パーセント以下含む、請求項１記載の方法。
4. ４．酸がリン酸である、請求項３記載の方法。
5. ５．ハロニトロフェノールに対する酸のモル比が２：１〜１０：１である、請求 項３記載の方法。
6. ６．反応混合物が、反応の開始において少なくとも１及び２位かのｐＨを有する 、請求項３記載の方法。
7. ７．反応が、本質的に有機希釈剤を含まない水溶液中に白金又はパラジウムを含 む触媒を用い１５〜１００℃の温度でおこなわれる、請求項１〜６のいずれか記 載の方法。
8. ８．ハロニトロフェノール化合物が２−クロロ−４，６−ジニトロレソルシノー ルであり、得られる生成物が４，６−ジアミルソルシノール又はその塩である、 請求項１〜７のいずれか記載の方法。