DE1768381A1 - Verfahren zur Umsetzung aromatischer Verbindungen - Google Patents
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Description
Verfahren zur Umsetzung aromatischer Verbindungen
Die Erfindung betrifft eine neue Umsetzung aromatischer Verbindungen,
insbesondere ein neues Verfahren zur Herstellung substituierter, aromatischer Derivate, insbesondere von Monochlorbenzol,
durch Umsetzen einer aromatischen Verbindung mit einem Salz eines Platinmetalls der Orupfö VIIIo
Monochlorbenzol wird kommerziell in grossen Mengen als Zwischenverbindung
bei der Synthese von Phenol, Anilin,>
DDT (1,1,I-Trichlor-2,2-bis»(p-ehlo^phenyl)~äthan) und anderen
Produkten benötigt0
Bei einem Weg zur Synthese von Monochlorbenzol 1st die Umsetzung von Benzol mit einem Metallhalogenld vorgesehen wordenο
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Kharasoh u.a. beBohreiben In J. Am· Cbern. 800., ££, 3053 (1931)
die Chlorierung von Benaol in der PlUselgphaee bei Atmosphärendruok
unter Verwendung von GoId(III)-Chlorid ale Chlorie~
rungsmlttel. Die Umsetzung erfordert trockene θ, tbiophenfreles
Benzol und wasserfreies GoId(III) -Chlorid. Bin· Gegenwart von
Äther, Essigsäure, Alkohol, Äthylacetat und anderen, saueratoffhaltigen
Reagenzien verhindert das Ablaufen der Reaktion, ferner werden beim Zusatz dee Benzole zum Gold(III)-chlorid
nur polysubetitulerte Chlorbenzole erhalten· Zur Erzielung
einer katalytiaohen Hatur der Reaktion in bezug auf dae Goldsalz 1st eine Regeneration des GoId(III)-chlor!daβ aus dem bei
der Umsetzung gebildetem gefällten GoId(X )-chlorid durch
Behandlung mit Ohlorgae vorgesehen· Bine solche Regeneration
let in situ nioht durchführbar, wenn eine weitere Chlorierung dee Bensöle vermieden werden soll.
In einer in jüngerer Zelt erschienenen Reihe von Aufsätzen
von Kovaoio und Mitarbeitern wird die direkte Umsetzung von
Bisen(III)-Chlorid mit Benzol und verschiedenen substituierten
Bensolen in einer wasserfrei geführten Reaktion in der FLüsaigphase untersucht. Bel alkyl- und halogensubetltulerten
Benzolen fallen verschiedene Isomerenmisohungen an. Beim Benzol
werden die Produkte von einer kleinen Menge Chlorbenzol (Ausbeute nicht über 6 £) und einem wasserunlöslichen, eohwar-
- 2 109885/1995
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sen Feststoff gebildet. Vereucht man, als Ohlorierungemittel
für Chlorbeneol AlCl-, SnGl, und UnOl2 anstelle des FeOl,
einzusetzen, tritt keine Chlorierung ein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Umwandlung von Ben-BOl
in Monochlorbenzol auf einen direkteren und wirksameren Wege als bisher. Sie ermöglicht eine neue, wirksame Herstellung substituierter, aromatischer Verbindungen· Sie eohafft
ein kontinuierliches, in der Dampfphase verlaufendes Verfahren zur Einführung von Substituenten an den aromatischen Ring aromatischer Verbindungen. Sie ermöglicht die Herstellung ringsubstituierter,
aromatischer Verbindungen in einem kontinuierlichen Verfahren, bei welchem mindestens ein Reaktioneteilnehmer
in situ gebildet wird. Weitere Vorteile und Zweokangaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Oemass der Erfindung werden substituierte, aromatische Verbindungen
direkt und wirksam durch Umsetzen einer aromatischen Verbindung mit einem Sal« eines Platinmetalle der Gruppe VIII
erhalten.
Die aromatische Ausgangsverbindung kann ein aromatischer Kohlenwasserstoff sein, z.B. Benzolt Naphthalin, Anthraoen, Phenanthren,
Toluol, p-Xylol, Äthylbensöl und Diphenyl, ein Phenol,
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β,B. Phenol« Brenzcatechinβ Resorcin« Hydrochinon« Pyrogallol«
a-Kresol« Pikrinsäure und oC-Naphthol» ein aromatischer Alkohol«
ζ οBβ Benzylalkoholρ Zimtalkohol und Triphenylcarbinol9
ein aromatieches Amin, g.B« Anilin» o-ToIuIdIn9 m-Phenylendlamin»
Anthranlleäure und <*—Naphthylamine ein aromatisches
Keton« s.B. Bemsophenon, Acetophenon« Phenylaceton und *X-Chloraoetophenon«
eine aromatische Nitroverbindung« s.Bo Nitrobenzol,
m-Dinitrobenzol, oc.fiitronaphthalin und y^-Nitro
anthracene ein aromatleches Halogenid« ϊ.Β. fluorbenzole Chlorbensol«
Brombeneol, Jodbenisol« πηDichlorbenzol0 α.-Chlornaphthalin und p-Chlortolual, eine Arylsulfoneäure« ιβ.Β« Benzoleulfoneäure,
p-Toluolsulfoneäure» Sulfanilsäure und o/ Naphthalinsulfoneäure,
eine Aryloarbonsäure, e.Bo Benzoesäure« Phenylessigsäure,
Zimtsäure, p-Aminobenzoesäure« o-Tolylaäure, Terephthalsäure« <3t -Naphthoesäure und OC-Anthraoencarbonsäure,
•in aromatisches Anhydrid« z.B* Phthalsäureanhydrid« Benzoesäureanhydrid
und Seeigbenzoesäureanhydrid» eioaromatischer
Äther« B.B· Diphenylather, Anisol, Phenetol, Aniealdehyd und
Guajakol, ein aromatischer Aldehyd« z.B. Benzaldehyd« SaIicylaldehyd»
Zimtaldehyd und Piperonal, ein Ghinon« z.B. p-Chincn,
oC-Naphthochinon und Anthraohinon« und Arylmeroaptan» z.B.
Phenyleercaptan, Bensylmeroaptan« p-Tolyloercaptan und Biphenyl-
«ercaptan, ein aromatleches Amid» s.B. Benzamid, Phthalamid,
Phenylacetaaid und Toluamid, ein aromatieohes Nitril, z.B.
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Benzonitril, o~Tolunitril9 Phenylacetonitril und Zimtnitril,
wie auch Mischungen von zwei oder mehr der obigen Verbindungen oder Arten von Verbindungen. Heterocyclische Verbindungen9
ζ.Β» Pyriain} Thiophen und Chinoline können ebenfalls als aromatische
Ausgangsverbindung eingesetzt werden«
Der Platinmetall-Teil des Salzes des Gruppe-VIII--Metalle kann
von Palladium; Platin,, Rutheniump Rhodium9 Osmium oder Iridium
gebildet werden. Der Antion-Teil kann ein Halogenid aufweisen»
ZoBo Fluorid, Bromide Chlorid oder Jodid, ein Cyanid, ein
Garboxylat, wie Acetat, Propionat, Benzoat usw.f ein Cyanate
ein Alkoxid ο wie Methoxid oder Äthoxid, oder ein aromatisches
Oxid ρ wie Phenoxid oder Naphthoxid. Beispiele für die Salze
des Platinmetalls der Gruppe VIII für die Zwecke der Erfindung sind Palladium(II J-ChIcHd9 Palladium(II)~bromid9 Platin(II)-ohlorid,
RhodiumtriChlorid, Palladium(II)"fluoria9 Palladium-(II)-jodid,
Kaliumchlorpalladit, Platin(ll)-bromid, Platin(II)-jodid,
Platin(lV)-bromldo Hutheniumdichlorid9 Rutheniumtri»
Chlorid, Osmiumdichlorid, Osmiumtrichloride Osmiumtetrachlorid»
Iridiumtrichlorid; Iridiumtetrachlorid, Iridiumtribromid,
Iridiumtetrabromid9 Palladium(II)~aoetat, Palladium(II)~cyanid,
Palladiumbenzcat, ?&lladium(ll)-oyanat„ Palladium(II)-methoxide
Palladium( II)-äthoxid, Pallad ium ("LX )-phenoxid und dergleichen
ο
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Die Gruppe-VIII-Platlnmetall-Komponente kann trägerlos oder
auf einem geeigneten Trägermaterial» wie Kohlenstoffs Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid oder dergleichen, eingesetzt werden. Sie
Trägerkatalysatoren sind kommerziell erhältlich oder auf entsprechenden Wegen herstellbar, wie durch Auflösen des oder der
Metallsalze In einem entsprechenden Lösungsmittel, z.B. Wasser, Zugeben des Trägers, s*B. Kohlenstoffs und Abdampfen des Lösungsmittels
in der Wärme unter Vakuum. Man benötigt nur katß ■
Iytische Mengen und kann speziell mit etwa 0,05 bis 10 # vom
Gewicht der gesamten Reaktionsmischung arbeiten, wobei ein Bereich von etwa 0,2 bie 5 Gew.<fi bevorzugt wirdο Es hat eich
z.B. gezeigt, dass beim Einsatz von Benzol als aromatischem Reaktionsteilnehmer etwa 0,001 bis 0s01 Mol Palladium(H)-ChIorid
je Mol Benzol ausreichen? um das Benzol in Mcnoohlorbenzol
zu Überführen; wobei ale andere Reaktionsteilnehmer im wässrigen Reaktionsgemisch Kupfer(II)-Chlorid und Chlorwasserstoff
vorliegen.
Die aromatische Verbindung kann sieh bei der Durchführung des
Verfahrens gemäse der Erfindung in der Flüssig- oder Gasphase
befinden. Zur Durchführung des Verfahrens mit der in der Flüssigphase befindlichen, aromatischen Verbindung gibt man die
Reaktionsteilnehmer in eine entsprechende Reakticnsvorrichtung,
wie einen herkömmlichen Rührreaktor oder einen unter Bewegung
·■ ο «·
1 0 9 0 8 Z I 1 9 G 5
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und Druck betriebenen Rohrreaktor, ein und bewegt dann eine Zeit lang bei einer sweokentepreohenden Temptratür, worauf
man das Produkt« eine oder mehrere substituierte« aromatische Verbindung(en), auf herkömmliche Weise» b.B. durch fraktionierte Destillation, Dekantieren, filtrieren usw., abtrennen
kann. Die aromatische Verbindung kann als Reaktionsaedium dienen, wobei man ihre Menge in einem wesentlichen Überschuss
über die sur Umaetsung mit dem Salts des Platinmetalle der
Gruppe VIII benötigte Menge halten kann. Man kann andererseits auch ein inertes Verdünnungsmittel sufUhren und« wenn gewünscht«
mit diesem die Hauptmasse des Reaktionsmediume bilden· Solch·
inerten Verdünnungsmittel müssen in besug auf das Sale des Platinmetalle der Gruppe VIII und die aromatische Verbindung
nichtreaktiv sein und auf diese bei der R*aktionetemperatur
mindestens in einem gewissen Masse lösend wirken. Zu den Verdünnungsmitteln gehören Wasser, Essigsäure, aliphatisch· Kohlenwasserstoffe,
«.B. Hexan, Heptan, Qjrelohexan und Isopentan,
und andere aliphatisch· Verbindungen, *.B. Dimethylformamid, Btttylohlorid, Methanol, Äthanol, Dia· thylaulfoxid, Acetonitril*
Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff und Schwefelkohlenstoff usw. Yorsugew·!·· eetst man als Reaktionsmdlum eine Mischung
eines Überschusses der der Umsetsung unterworfenen, aromatischen
Verbindung und von Wasser ein.
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Der Reaktionsablauf ist von dem Reaktionsdruck unabhängig; erforderlich ist lediglich das Einwirken eines solchen Drucks
auf das Reaktionsgemische dass mindestens ein Teil der aromatischen Verbindung in der Flussigphase gehalten wird. Im
allgemeinen wird die Umsetzung bei dem von den Komponenten der Reaktionsinisctaung erzeugten, autogenen Druck durchgeführt
In der Praxis reichen diese Drücke von etwa 1 bis 100 Atm. oder mehrο
Zur Durchführung des Verfahrens mit der in der Gasphase befindlichen« aromatischen Verbindung wird diese vor ihrem Zusammenbringen mit dem Salz des Platinmetalls der Gruppe VIII verflüchtigt und anschliessend mit dem Metallsalz zusammengebracht , was in herkömmlicher Weise und in einer herkömmlichen
Apparatur erfolgt. Man kann z.B. das Metallsalz in eine rohrförmige
Reaktionevorrichtung eingeben und die aromatische Verbindung
in Gasform durch die Reaktionsvorrichtung leiten oder
zirkulieren. las Produkte eine oder mehrere« substituierte,
aromatische Vorbindung(en), kann aus den Abgasen auf herkömmliche Weise gewonnen werden. Wenn gewünscht, kam:, man das
Salz des Platinmetalle der Gruppe VIII auf einem Trägermaterial einsetzen» wie Kohlenstoffs Carbonats Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid oder dergleichen. Bas auf einem Träger befindliche Sal» ist im Handel erhältlich oder auf entf prechenden
- θ 109885/1995
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Wegen herstellbar, wie durch Auflösen des Salzes in Lösungsmittels
β.B. Wasser, Zugeben des Trägere, z.B. Kohlenstoff,
und Abdampfen des Lösungsmittels in der Wärme unter Vakuum.
Sie Umsetzung in der Gasphase wird im allgemeinen bei einem
Druck zwischen etwa 0,25 und 250, vorzugsweise etwa 1 und 100
Atm. durchgeführt·
Mach einer speziellen Ausführungeform der Erfindung leitet man einen Gasstrom« der Benzol und, wenn gewünsoht, ein Zrägergas
enthält, über Palladium(II)-Chlorid und gewinnt die als Pro*
dukt anfallenden Chlorbenzole aus den Abgasen. Ein konstanter Benzolgehalt des Gasstroms ist bequem aufrechterhältbar, indem man ein Trägergas durch Über- oder Hindurchleiten über
bzw. duroh flüssiges Benzol mit Benzol sättigt und danach durch die Reaktlonsvorrichtung führt. Wenn gewünscht, kann man auch
das Benzol in einer Entspannungskammer getrennt verdampfen und getrennt einmessen. Sie Abgase werden abgekühlt und zur Gewinnung
der Chlorbenzole gewaschen. Bas Produkt, die Chlorbenzole,
fällt somit gegebenenfalls in Lösung mit überschüssigem Benzol an, und dieses Gemisch igest sich auf entsprechenden Wegen,
z.B. duroh fraktionierte Destillation, trennen.
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Di· Umsetzung iwieohen des 8als dee Platinmetalle der Gruppe
YIXX und der aromatisch« Terblndung aur Bildung subetituierter,
aromatieoaer Verbindungen erfolgt swleoben etwa 20 und
60O0C« Vorsugeweiee führt man die Umeetiung beim Arbeiten in
der Tlüeeigphaee swleonen etwa 100 und 3000O und beim Arbeiten in der Dampfphaee evisohen etwa 300 und 5000C durch.
Haoh dem Verfahren gemäee der Srf indung werden swel Arten von
eubetltuiertent aromatleohen Verbindungen erhalten! 1·) ein
Derivat der aromatieohen Auegangeverbindung, dae ale sueätsllohen
Subetituenten an einem aromatieohen Ring einen Anlon-IeIl
dee Salsee dee Platinmetalle der Gruppe YXII enthält»
und 2.) ein Derivat der aromatieohen Auagangeverblndung, dae
ale sueätillohen Subetituenten an einem aromatieohen Ring
ein "Doppel" der Auegangeverbindung mit einem Waeeeretoffatom
weniger enthält, dae heieet ein Dimeree der aromatieohen Aue»
gangeverbindung absUglioh sweier *aeβerstoffatome an der BIndungssteile.
Die erste Produktart let bei der Umeetsung elnee
Halogenides eines Platinmetalle der Gruppe VIII· 8·Β. Palladlumohloridr
und einer aromatieohen Verbindung» *.B. Bensol, erhältlich, die su einem aromatieohen Halogenid, z.B. Ohlorbensol,
führt. In ähnlicher Velee kann man Palladiumohlorld sur
Itawandlung von Chlorbenaol in o~, m- und p-Dlohlorbensol, von
Hltrobensöl in eine leomerenmleohung von Chloraltrobensolen,
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▼on Anilin in Chloranilinet von Naphthalin in Qt- und A-Chlornaphthalin,
von Anthracen in 9-Chloranthracen usw. einsetzen.
Die gleichen Umsetzungen aind auch unter Verwendung ▼on Chloriden anderer Platinmetalle der Gruppe TXIZ durchführbar,
wie RhodiumtriChlorid, Platinchlorid, Iridiumohlorid
oder Rutheniumchlorid. I., gleicher Weise kann man mit Salzen
▼on Platinmetall der Gruppe YXII mit anderen Anionen arbeiten,
s.B. mit Palladlum(II)-cyanid« -acetat, -methoxid, Platin(II)-phenoxidg
Palladium(II)-oyanat unv , ' «Uumtribromid Benzol
In Benzonitril, Phenylaoetat, Anisol, Ii. -, ylftther, Jhenylieocyanat
bzwο Brombenzol Überführen*
Die zweite Produktart ist als gleichzeitiges Produkt der obigen
Umsetzungen erhältlich. 2.B. führt die Umsetzung zwischen
Palladiumchlorid und Benzol bei bestimmten Bedingungen aussei
su Chlorbenzol auch zur Bildung von Diphenyl. Die Bildung dieses
Hebenproduktes scheint von der Reaktionstemperatur abhängig
zu BeIn0 SoBo enthält bei 15O0C die Produktmiachung der
Umsetzung von Palladium(II)-chlorid mit einem Überschuss flüieigen
Benzols etwa 85 Mol£ Diphenyl und 15 Mcl£ Monochlorbenzol. Bei 25O0C und darüber jedoch liefert die gleiche Kealctlonsmischung
Monochlorbenzol bis zum im wesentlichen Ausschluss von Diphenyl. In ähnlicher Weise führt unterhalb etwa
250°C die Umsetzung zwischen Palladium(II)-chior5,d und Toluol
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su einer IsomerenmiBChung von Monoohlortoluolen, das heiest
ο-f n- und ρ-Chiortoluol, und 4,4'-Dimethyldiphenyl und dessen
Isomeren. In gleicher Weise kann man Palladiumohlorid oder andere Salze von Platinnetall der Gruppe VIII alt Chlor»
bensol su einer Isomerenmlschung von Dl chlorbeneölen und Di~
ohlordiphenylent einsohliesellch eines grösseren Anteils an
4*4*-t 3»3f- und 3,4C-Diohlordiphenyl und eines kleineren
Anteile an 2,.**- und 2,3* und 2*2'-JMoiaoraiphenyl umsetzen« Bht·
sprechende leomevennleehungen «erden mit Anilin« Wl' robenzol,
Bsnzonitril« Phenylacetat usw. erhalten* Siu den mit Haphtha-Hn
erhaltenen Produkten gehört über isomere Ohlornaphtbaline
hinaus eine Mischung von 1,1'-, 1,2*- und 2»2'-Dlnaphthyl«
Das Molverhältnis der aromatischen Verbindung su dem SaIs des
Platinmetalls der Gruppe VIl als Auegangematerial liegt im allgemeinen Im Bereioh von etwa 0,1 bis 1000 oder mehr, wobei
ein Bereich von etwa 0,3 bis 10 bevorzugt wird·
Baoh einer bevorzugten Arbeitsweise der Erfindung wird das
Sale des Platinmetalls der Gruppe VIII in katalytischer Menge eingesetzt und kontinuierlich in situ durch Oxidation mit
Sauerstoff oder einem hOherwertlgen Ion eines mehrwertigen
Obergangeaetalls aus der ersten grossen Perlode des Periodensystems
(nach dem "Handbook of Chemistry and Physios11, 42·
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Ausg., Seiten 443 bis 449» Chemical Rubber, Cleveland« 1960) regeneriert·
Im Verlaufe der Reaktion der aromatischen Verbindung mit dem
SaIs des Platinmetalls der Gruppe VIII wird das Platinmetall
des Salzes su einem niedrigerwertigen Zustand» einsohliesslioh
des freien Metalls» reduziert» Die Rüokoxidation oder Regeneration des Metalls oder niedrigerwertigen SaI«es zu dem höherwertigen
SaIs lässt sich bequem mit Sauerstoff« in reiner Fora
oder in Form einer Mischung, wie Luft, in Gegenwart des Anions»
das in die aromatische Verbindung eingeführt wird» bewirken«
Vorzugsweise jedoch wird die RückOxidation oder Regeneration
mit einem höherwertigen Ion eines mehrwertigen Übargangsme~
tails aus der ersten grossen Periode des Periodensystems
durchgeführtο Zu den übergangsmetallen gehören die Elemente mit Ordnungszahlen von 22 bis 29s nämlich TitanB VanadinB
Ohrom, Mangan« Eiaen9 Kobalt» Hiekel und Kupfer. Kupfer(II)- und £isen(III)»Ionen sind besonders erwünscht. Vorzugsweise führt man diese Umsetzung in situ durch» so dass im Gesamtergebnis in bezug auf die aromatische Verbindung nur eine
katalytisohe Menge des Platinmetalls benötigt wird. Z.Bo ergeben sich bei der Herstellung von Chlorbenzol aus Benzol und Palladium(II)-ohlorid in Gegenwart von Kupfer(II)-chlorid
gleichzeitig in situ die folgenden Umsetzungen!
durchgeführtο Zu den übergangsmetallen gehören die Elemente mit Ordnungszahlen von 22 bis 29s nämlich TitanB VanadinB
Ohrom, Mangan« Eiaen9 Kobalt» Hiekel und Kupfer. Kupfer(II)- und £isen(III)»Ionen sind besonders erwünscht. Vorzugsweise führt man diese Umsetzung in situ durch» so dass im Gesamtergebnis in bezug auf die aromatische Verbindung nur eine
katalytisohe Menge des Platinmetalls benötigt wird. Z.Bo ergeben sich bei der Herstellung von Chlorbenzol aus Benzol und Palladium(II)-ohlorid in Gegenwart von Kupfer(II)-chlorid
gleichzeitig in situ die folgenden Umsetzungen!
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2 CuCl2 + Pd ^ 2 OuCl + PdCl2
Zu den über Kupfer(II)-ohlorid hinaus verwendbaren Salzen
gehören Eieen(III)-ohloridf Kupftr(II)- oder Bieea(IXI)-aoetat9
-benzoat, -cjranld, -bromid, -sulfat, -proplonat, -laurat,
-stearat, -nitrat uew. wie auch litantetraohlorld, Tanadinpentaohloridf
Kaliumpermanganat, Kobalt(III)-sulf atf Kaliumniokelat
und dergleichen« Die Menge dee Metallione kann etwa
2 bie ?00 Mol/Mol Platinmetall betragen» wobei etwa 5 bla
100 Hol bevorzugt werden· Wenn eine Poljeubetitution unerwünsoht
iet, eoll die Metall!on-Henge vorzugsweise die θtochionetrieohe
Menge su der vorliegenden arooatieohen Verbindung nioht überschreiten» Die Einführung dee Metallealaee in einen
huberwertigen Zustand mit der Charge der Platinmetall-Komponente
ermöglicht eet die Platinmetall-Komponente asu Anfang in
der niedrigerwertigen Form, je.B. als Metallf oder in einer
Salsform höherer Wertigkeit einzuführen. In der Praxis arbeitet
man vorzugsweise mit etwa O9OOI bis 0,1 Mol des Salzes
des Platinmetalle der Gruppe VIII, z.B. Palladium(II)-ohlorid9
und etwa 0*005 bis 10 Mol des Oxidationsmittels» z.B. Kupfer(II)·
ohlorid, je Mol Benzol.
Zur Unterstützung der Umsetzung des Platinmetalls oder Metallealzes»
dem das Edelmetall in niedrigerer Wertigkeit vorliegt,
-U-
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mit dem Metallion ist es erwünscht, ein inertes Lösungsmittel
für das Metallsalz vorzulegen. Zu Lösungsmitteln für die
Kupfer(II)- und Eisen(III)-Salze gehören *.B. Wasser» Nitrile·
B.B. Acetonitril» Propionsäurenitrils Iaobuttereäurenitrili
Laurinsäurenitrilt Stearineäurenitrilf Adipineäurenitril,
Pumarsäurenitril, Sebaclnsäurenltrll usw., und substituierte
Amide« s.B. NtN-Dimethylformamidt Η,Ν-Dimethylaoetamid, H-*
Hethylpyrrolidon und dergleichen. Das bevorzugte Lösungsmittel
ist Wasser. Bas Lösungsnlttel wird im allgemeinen in einer Menge von etwa 10 bis 99 Vol#, bezogen auf das gesamte Reaktionsiaedium,
eingesetzt, wobei etwa 50 bis 99 £ bevorzugt werden. Sin Arbeiten mit einer Auflösung der gesamten Kupfer-(II)»
oder Eisen(III)-Ionen in der anfänglichen Reaktionemischung
ist unnötig. Man kann dementsprechend in Segenwart von festen Kupfer(H)- oder Eiββη(III)-Salzen unter Einsatz
einer Aufschlämmung arbeiten.
BIe In-situ-Rückoxidation des niedrigerwertigen Ions des mehr»
wertigen Übergangsmetalls kann in einer getrennten Stufe mit
freiem Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Qas, wie Luft, in Gegenwart einer Quelle für die Anionen erfolgen,
die in die aromatische Verbindung eingeführt werden. Bie aromatische Substitution kann dementsprechend kontinuierlich unter Einsatz nur katalytischer Mengen des Platinmetalls
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der Gruppe VIII und der Ionen dee mehrwertigen Übergangsmetalls
erfolgen» indem man kontinuierlich einen feil der Reaktionsmischung
entfernt, das substituierte, aromatische Produkt abtrennt » die Ionen des mehrwertigen Ubergangemetalls in Gegenwart einer Quelle für das in die aromatische Verbindung einzuführende
Anion rückoxidiert und das oxidierte' ton des mehr«
wertigen Übergangsmetalls in die Eeaktionsmisohung zurüokführt»
Eine bequeme Quelle für das einzuführende Anion bildet eine protonentragende Form des Anions» z.B. Halogenwasserstoffe»
wie Chlor- und Bromwasserstoff für Chlor- und Bromionen, Essigsäure
für Acetat» Cyansäure für Cyanat usw.
Beim Chlorleren von Benzol mit Palladiua(II)-chlorid in Gegenwart
von Kupfer(II)-chlorld kann die Bückoxidation in Gegenwart eines HCl-Zusatzes nach der folgenden Formel erfolgen:
2 CuCl + 1/2 O2 + 2 HCl ~^. 2 CuCl2 + HgO
Ba die Rückoxidatlon der Kupfer(I)- oder Eieen(II)-Ionen In
einer getrennten Stufe erfolgt» muss beim kontinuierlichen Arbeiten in der anfänglichen Beaktionsmieohung genügend Kupfer
(II)- oder Eisen(III)-Reserveion vorgelegt werden» um die kontinuierliche Oxidation des Platinmetalls der Gruppe VIII
bis zur Durchführung der Hückoxidation der Kupfer(I)- oder
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Sisen(IX)~Ionen sicherzustellen. Be 1st denentsprechend oft
erwünscht» in Gegenwart eines ziealloh hohen Überschusses an
Kupfer(II)= und Eieen(III)-Sal«en und, wenn notwendig, in Auf*
sohlämmungsform zu arbeiten*
Wenn die oben beschriebenen Kreislaufrückführatufen mit der
anfänglichen Substitutionsreaktion vereinigt werden, erhält man im Gesamtergebnis einen Verbrauch der aromatischen Verbin»
dung, von Sauerstoff und der den anionischen Substituenten
liefernden Verbindung* Z.B. würde man bei der oben erwähnten Chlorierung die folgende Gesamtreaktion erhalten:
Die Gesamtmenge an verbrauchtem HCl entspricht dementsprechend der molaren Menge an Chlor« die beim Benzol eingeführt wird,
abzüglich der Chlormenges die das anfänglich zugeführte Kupfer
(II) -Chlorid liefert« Die zugesetzte HCl-Menge kann von
etwa Of005 bis 10 Mol/Mol Benzol reichen« In der Praxis setzt
man vorzugsweise etwa 0,1 bis 1,0 Hol HCl^HoI Benzol zu« Der
HCl-Zusatz kann zu Anfang und bzw. oder in der Kreislaufrückführ
stufe erfolgen.
Wenn gewünscht, kann man das Produktchlorbenzol nach an sich
bekannten Methoden über entsprechende Hydrolysekatalysatoren
~ 17 109885/ 1995
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ie
leiten und in Phenol und Chlorwasserstoff überführen« Der Chlorwasserstoff kann dann bei einer folgenden Chlorbenzol-Synthese
eingesetzt werden» eo dass nan ein Gesamtverfahren
zur Herstellung von Phenol aus Berns öl und Sauerstoff wie folgt
erhält:
C6H6 + 1/2 O2 >
O6H5OH
Bezüglich der Herstellung von Monochlorbenzol bietet das Verfahren gemäss der Erfindung verschiedene 9 ausgeprägte Vorteile
gegenüber den bekannten Verfahrene Es liefert eine hohe Umwandlung des Benzola in Monoohlorbensol, wobei sich nur eine kleine Menge an Dichlorbenzol bildet, und darüberhinaus kann man
Chlorwasserstoff als Chlordene einsetzen. Z.B» können mit
diesem Verfahren Umwandlungen von über 70 Gew.# Benzol in
ohlorierte Benzole erhalten werden» die zu etwa 90 <Sewo# von
Monochlorbenzol gebildet werden* Sin anderer Vorteil des Verfahrens liegt in der Wassertoleranz des Reaktionsmediums·
durch die der Zwang, wasserfreie Reaktionsteilnehmer einzusetzen» beseitigt und die Abtrennung der wasserunlöslichen
Produkte von wasserlöslichen Katalysatorkomponenten vereinfacht wird.
BIe Benzolmeuge» die Chlorwasserstoffmenge und die Sauerstoffmenge
können jeweils etwa 2,5 bis 95 Vol£ betragen. Die stöohia
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metrische Mischung würde im Gas strom etwa 40 96 Benzol, etwa
40 # Chlorwasserstoff und etwa 20 $>
Sauerstoff enthalten. Vorzugsweise liegt der Gehalt an Benzol im Bereich von etwa 10
bis 50 #, Chlorwasserstoff von etwa 30 bis 80 # und Sauerstoff
von etwa 5 bis 25 #.
Nach einer weiteren, bevorzugten Arbeitsweise der Erfindung werden substituierte; aromatische Verbindungen In einer Reaktion
in der Dampfphase hergestellt, bei welcher man eine arc«
matieehe Verbindung im Dampfzustand mit einer katalytischen
Menge eines Salzes eines Platinmetalle der Gruppe VIII umsetzt und das Salz durch Oxidation mit Sauerstoff In Gegenwart
einer protonentragenden Form des Anions des Salzes des
Platinmetalls der Gruppe VIII kontinuierlich in situ regeneriert.
Zu der protonantragenden Form des AnIons des Sa}«es des Platinmetalle
der Gruppe VIII gehören Halogenwasserstoffe, z.Bo Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff und Jodwasserstoff, Cyanwasserstoffs Essigsäure;) Propionsäurer Benzoesäure»
Äthanciy Methanol usw.
Der für das Verfahren benötigte Sauerstoff kann in reiner Fora oder als sauerstoffhaltiges Gas( wie Luftt eingesetzt werden.
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IO
Aufgrund der Wirtschaflichkeit let Luft die bevorzugte Sauerstoff quelle.
Nach, einer speziellen Ausführungeform dieser Arbeitsweise wird
ein Benaolβ Chlorwasserstoff und Sauerstoff enthaltender Gasstrom
über eine katalytieche Menge eines Gruppe-VIII-PIatinmetall-Katalysators
geleitet und aus den Abgasen eine Mischung
von Chlorbenzolen gewonnen.
Die Flüssigphase- wie die Gasphaee-Ausführungsformen der Erfindung bieten gegenüber dem Stand der Technik ausgeprägte Vorteile. Man kann mit dem Verfahren gemäss der Erfindung z.B.
Monochlorbenzol bei nur geringer oder ohne gleichzeitige Bildung von Polychlorbenzolen erhalten. Bei der Flttssigphase-Ausführungsform
1st das Reaktionemedium wassertolerant oder -verträglich,
wodurch der Bedarf an wasserfreien Reaktionstell·· nehmern beseitigt und die Abtrennung der wasserunlöslichen
Produkte von wasserlöslichen Katalysatorkomponenten vereinfacht
wird. Sie Gasphase-Ausführungsform ermöglicht bei der Synthese
von Chlorbenzol und anderen aromatischen Produkten die Ausnutzung der sich normalerweise bei Dampfphase-Techniken ergebenden Vorteile, z.B. einfacher Apparatur, leichter Handhabung bei erhöhten Temperaturen« bequemer Kreislaufrückführung
usw. Bezüglich des Chlorbenzole können durch kontinuierliches
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Arbeiten in der Dampfphase unerwartet hohe Umwandlungen von Benzol in Monochlorbenzol erhalten werden, z.B. von über 24 #,
wobei dae Verhältnis von Monochlorbenzol au Dichlorbenzol 9t1
überschreitet.
Die nach den Verfahren geraäss der Erfindung erhältlichen Produktep
wie Chlorbenzol, Chlorfcoluol, Chlornitrobenzol, Dichlorbenzol» Beneonitril, Phenylacetat, Diphenyl, Polyphenyle und
dergleichen, finden ein«vielfältigen kommerziellen Einsatz
als chemische Zwlechenverbindungen bei der Synthese von Polymeren,
Mischpolymeren, Farbstoffen, Insektiziden usw.
B e 1 s ρ 1 e 1 1
Man erhitzt eine Mischung von 0,080 g (0,45 Millimol) Palladium
(II) -chlor id, 0,3 ml Benzol und 0,3 ml Wasser In einem
verschlossenen Schüttelrohr aus Glas 1Θ Stunden bei 2000C,
kühlt dann ab, öffnet das Bohr und analysiert die organische Phase durch Dampfphasenchromatographie· Dabei ergibt sich ein
Qehalt an Chlorbenzol und Diphenyl i» Mölverhältnis von etwa
2,5*1 und in einer Ausbeute von 26 bzw. 9,6 Gew.^5 bezogen
auf daa Palladium(Il)-chlorida
B β i s ρ 1 el 2
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mol) Palladium(II)-ohlorid, O53 ml Benzol und 0,3 ml Wasser
18 Stunden auf 1500C erhitzt. Die Analyse durch Dampfphaeenchromatographie
ergibt das Vorliegen von Chlorbenaol und Diphenyl im Holverhältnis von etwa 1:8 und in einer Ausbeute
von 40,3 bzw. 5 Gew.^.
B e i s ρ 1 e 1
Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 0,082 g (0,46 Millimol) Palladium(II)-ohlorid, 0,3 ml Benzol und 0,3 ml Wasser
18 Stunden bei 25O0C erhitzt. Die Analyse durch Dampf-Phasenchromatographie
ergibt das Vorliegen von Chlorbenzol und Diphenyl im Molverhältnis von etwa 9:1 und in einer Ausbeute
von 47 bzw. 5 $>·
Nach der Arbeitsweise von Baispiel 1 werden 0E16 g (190
mol) Palladium(II)-chlorid und 0„6 ml Benzol 30 Minuten bei
2500C erhitzt, Die Analyse durch Dampfphasenchrrmatographie
zeigt das Vorliegen von Chlorbenzol und Diphenyl und in einer Ausbeute von 2,7 bssw. 6,8
B e i s ρ i e 1 5
Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 0,04 g Palladium-
~ 22 ~
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(Il)-ohlorid, 0,5 ml Hitrobensol und 0,3 al Wasser 17 Stunden
bei 1450C erhitzt, sie Analyse der organisohen Phase durch
Danpfphasenchromatographie ergibt das Torliegen von Stoffen» deren Betentlonszeiten mit denjenigen von Ohlornltrobeniolen
identisch sind.
lach der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 0,04 g Palladiua-(Il)-chlorid,
0,3 ml Toluol und 0,3 ml Wasser 18 Stunden bei
1450C erhitzt. Die Analyse der organischen Phase durch Daapfpnaeeneftronatographle
zeigt das Vorliegen von Stoffen, deren Betentionsselten denjenigen der Monochlortoluole und der Diaethyldlphenyla
entsprechen.
Hach der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 0*04 g Palladiue-(II)-Chlorid,
0,3 g Phenol und 0,3 nrl Wasser 2 Stunden bei
250°C erhitst. Die Analyse der organischen Phase durch Dampfphaeenohrooatographie
ergibt das Torliegen von gemischten Monoohl orphenolen.
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(IX)-ohlorid, 0,3 al Ohlorbeneol und 0,3 al Wasser 2 Stunden
bei 29Q0C erhltet. Die Analyse der organischen Phase duroh
Dampf phasenchroaatographle selgt das Torliegen von o-, a-
und p-Diehlorbeneol im Molverhältnis von 15i45t40·
Hach der Arbeitewelse von Beispiel 1 werden 0,11 g (0,54 Milli
mol) Rhodiumtrichlorid, 0,3 al Ben«öl und 0,3 al Wasser 30 Minuten
bei 29O0C erhitet. Die Analyse duroh Daapfphaeenohroaa~
tographle seigt das Torliegen von Chlorbeneol. Die Ausbeute
betragt 1,5
Beispiel 10
Hach der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 0,091 g (0,34 Milli
■ol) Kalluacblorplatinit, 0,3 al Bensol und 0,3 al Wasser
30 Minuten bei 25O0C erhitet. pie Analyse duroh Dampfphasenohromatograrhle
seigt das Torliegen von Chlorbensolo
Beispiel 11
lach der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 0,04 g Balladium-(Il)-ohlorid«
0,3 al einer 50 gew,^igen Lösung von Diphenyl in Bensol, 0,2 ml Wasser und 0,2 al Essigsäure 18 Stunden bei
1500C erhitet. Die Analyse der organischen Phase duroh Daapf-
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pbaeenobromatographie ergibt einen Gehalt an ο-»«- und p-Diphenylbeniolen
1» Verhältnis τοη Ι5ι44»41 lusamaen mit Chlor-
und Moaoohlordiphenylen.
Beispiel 12
Hach der Arbeiteweiee von Beispiel 1 werden 0,04 g Pallftdiua-(Xl)-oyanld,
0,3 si Btniol und 0,3 «1 Wasser 60 Stunden bei
1500O erhitet. Die oharakterlstlsohe Retentionseeit bti dar
Analyse duroh Dwipfphaeenohromatographie und dl· Hydrolyse
des RUokftandes (nach Abdampfen dta Beniols) tu BenBoeefture
•eigen das Vorliegen von Beneonitril. Sie Benzoesäure wird
duroh ihren Mieohsohaelepunkt mit einer Probe reiner Bensoesäure
identifiaiert.
Beispiel 15
Baoh der Arbeiteweiee von Beieplel 1 werden O9I g Palladium-(Il)-aoetat
und 0,3 ml Bensol 2 Stunden bei 25O0O erb!tet.
Die Analyse der organieohen Phase duroh Dampfphaetnohroaatographie
seigt da· Vorliegen τοη Phenylaoetat (in Hegenwmrt
der Beaktionsmleohung duroh die sutreffende Retentionsieit in
drei verschiedenen Säulen für Dampfpfaasenchroeatogrmphie lden»
tifleiert) und Diphenyl·
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BtIiPlIl U
lor Imprägnierung tou Kohlenstoff ait Palladiua(ZI)-oblorid
löet man da« Salladiuasals in Waeeer, «Ibt 10 $ Kohlenstoff
von 12 χ 40 Maeohen binsu mid dampft dae Vaseer in einem rotierend·»
Kolben In der WIrme unter Vakuum l&nfeam ab. Dae anfallend· Oat tfird In ein eiaerobr gefüllt und auf 3290O erbt tat. Durcb da· erbltite Rohr wird ein Btroa «it Bensol bei
JBawmtenperatur geeättietea Stiokstoff· geleitet. Si· Analyee
durob DaiipfpbaeenobrosMtographi· eeigt da· Torliegen τοη Ohlorbensol
in des mbetröaenden Out·
Beispiel 15
0,0029 g (0,016MIlIiSOl) Pailadi«a(ZZ)-oblorid, 0,018 g
(0,50 Milliaol) Bieen(ZZZ)-oblorid, 0,3 al Bemol und 0,3 al
Wasser werden in einem vereebioeeenen 8ohöttelrobr ans ölae
13 8tunden bei 2500O erhitst. Die Analyse der Prodnktmieobung
durob Aaapfpbaeenohrooatograpble telgt dae Torliegen τοη
0,24 Millimol (1500 J9 besogen auf dae Balladitta(XZ)-oblorid)
Monooblorbensol· ßetat man bei den gleioben Bedingungen unter
Weglaeming dee Bieen(ZZZ)-oblorldee 0,082 β (0,46 Milliaol)
PalladiuadD-chlorid ein, fallen 0,22 Milliaol (47 t* besogen
auf dae Palladium(II)-oblorid) Monooblorbeniol an· Wird
der glelobe Vereuoh unter Weglaeeung de· Palladiue(II)~oblo-
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rides viederholtt bilden sich nur O1OU MillimoX (2,5 *, besogen
auf Eieen(III)-ohlorid) Honoohlorbensol·
BelBplel 16
laoh der Arbeitsweise von Beispiel 15 werden 0,0022 g (0,012
Milliaol) Palladium(ll)-ohlorid, 0,14 g (0,84 Milliaol) Kupfer
(II) -ohloriddihydrat, 0,3 Bd Ben«öl und O03 al Wasser
18 Stunden bei 25O0O erhitst. Die Analyse durch Daapfphasenohromatographie
seigt das Vorliegen von 0,38 Milliaol (3170 £,
besogen auf dae Palladiuia(II)-chlorid) Monoohlorbensol·
Wenn aan den gleichen Versuch Bit der Abänderung wiederholt»
dass dae lalladium(II)-ohlorid weggelassen wird» aind in der
Reaktioneprodui:tmiβchung keine OhIorben«öle feststellbar.
In einen dritten Versuch eetst nan unter Veglassung des Palladiura(II)-ohloridea
in der Reaktionsaischung 0,17 g (0,97 MiI-IiBOl)
KupferdD-chloriddihydrat, 0,16 g (0,99 Milliaol)
Sisen(IZI)-ohloridf 0,33 g (4,25 Millimol) Bern öl und 0,6 al
Wasser ein. Die Analyse der Beaktionsaisohung nach 2-etündigea
Erhitsen bei 2500O durch Saupfphasenohromatographie seigt
das Vorliegen von 0,036 Millimol (3,7 £» besogen auf Metallohloride)
Monochlorbensol.
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Biese Versuche zeigen, dass sur Erzeugung von substituierten,
aromatischen Produkten in mehr ale nur geringfügigen Mengen ein Platinmetalleale notwendig ist·
Beispiel 17
Man besohiokt einen mit Glas ausgekleideten Bchüttelautoklaren
mit 39 g (0,5 Mol) Bensöl, 128 g (0,75 Mol) Kupfer(II)-ohloriddihydrat,
5,8 g (0,05 Mol) Palladium(II)-ohlorid und 100 ml Wasser, bringt das System durch Aufpressen von Stickstoff
auf 70 atü, erhitst ohne Bewegung auf 2500O und bewegt
dann 150 Minuten bei dieser Temperatur» worauf die Bombe abgekühlt und ihr Inhalt duroh Filtrieren von Kupfer(I)-ohlorid
befreit wird· Sie Destillation der organischen Phase liefert
9t7 g (172 £, belogen auf das Palladium(Π)-oalorld) Monochlorbenzol,
Kp. 130 bis 1340O, n|° · 1,5256.
Beispiel 18
Nach der Arbeitsweise τοη Beispiel 15 werden 0,19 g ("M Millimol)
Kupfer(II)-ohloriddihydrat, 0,0078 g (0,074 Mllllgrammatom)
Palladiummohr( 0,3 ml Bensol und 0,3 ml Wasser 18 Stunden
bei 25O0C erhitzt. Die Analyse duroh Dampfpnasenohromatographie
seigt das Vorliegen von 0,53 MilUmol (716 £, belogen
auf daB Palladium(ll)-oblorid) Monoohlorbensol*
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Beispiel 19
Hach der Arbeitsweise von Beispiel 15 werden 497 Millimol
KupferdD-chloriddihydrat, 0*057 g Milligramiaatüm Palladiummohr»
1?6 Millimol Benzol und 096 ml Wasser 12 Stunden bei
2400C erhitzt. Die Analyse durch Dampfphasenchronatographie
zeigt das Vorliegen von 0,92 Millimol (63,2 Gew.$, bezogen
auf das eingesetzte Benzol) Monochlorbenzol, 0„087 Millimol
(7,8 öewe#, bezogen auf das eingesetzte Benzol) vereinigte
OhIorbensölβ und 0,47 Millimol (20 Gew.#, bezogen auf dae
eingesetzte Benzol) Benzol.
Beispiel 20
Man erhitzt nach der Arbeitsweise von Beispiel 15 0,073 g (0,43 Millimol) Kupfer(IX)-chloriddihydrat, 0,0088 g (0,083
Milligrammatom) Palladiummohr, 0,3 ml Benzol, 0,9 ml Wasser und 0,1 ml 36 #ige, wässrige Salzsäure 2 Stunden bei 2500C.
Sie von der wässrigen Schicht getrennte organische Schicht ergibt bei der Dampfphasenchromatographie einen Gehalt von
0,145 Millimol an Monochlorbenzol. Durch die wässrige Schicht wird mehrere Minuten Sauerstoff hindurchperlen gelassen und
das Gut danach in ein anderes Rohr eingegeben^ mit 0,3 ml
Benzol behandelt und erneut 2 Stunden bei 2500C erhitzt. Diese
Arbeitsweise wird mehrmals wiederholt. Nach acht solchen ChIo-
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rierungen liegen insgesamt O,552 Millimol Monochlorbenzol
vor, was einer Auebeute von 256 3*, beeogen auf das Kupfer(II)-ohlorid,
und 665 #» besogen auf das Palladium(II)-Chlorid,
entspricht·
Beispiel 21
Nach der Arbeiteweise von Beispiel 15 werden 0,62 g (2t8 Millimol)
Kapfer(II)-broaid, 0,019 g (0,18 Mllllgrammaton) Palladiummohr,
0,3 ml Benzol und 0,6 ml Wasser 2 Stunden bei 2500O
erhitzt. Die Analyse duroh Dampfphasenohromatographie zeigt
das Vorliegen von 0,68 Millimol (378 £, beeogen auf das PaI-ladium(II)-bromid)
Brombenzol·
Beispiel 22
In einem mit einem MagaetrUhrer und einem unter einem Stickstoffmantel
stehenden Rückflusskühler versehenen 500-ml-Bundkolben
werden 50,0 g (0,52 Mol) Phenol, 51,2 g (0,3 Mol) Kupfer
(II) -chloriddihydrat, 2,0 g (0,01 Mol) Palladium(II)-chlorid
und 100 ml Wasser 15 Tage bei BUokfluesbedingungen (1000C)
erhitzt· Die Dampfphasenchromatographie zeigt das Vorliegen
von 0,023 Mol (250 £, bezogen auf das Palladium(II)-chlorid
gemischter Chlorphenole.
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Bejgpiel 23
Naoh der Arbeiteweise von Beispiel 15 werden 0,36 g Chlorbenzol,
0,065 g Kupfer(II)-chloriddihydrat und 0*010 g metallisches
Palladium 2 Stunden bei 2500C erhitst. Die Analyse
duroh Dampfphasenchromatographle eeigt, dass siob o-, m- und
p-Dichiorberusöl im Holverhältnis von 17i45»38 gebildet haben.
Beispiel 24
Man beschickt ein GKLas rohr stück von 11 mm Innendurchmesser
mit 10 g 0,5-^Palladittm-auf-Aluminiumoxidpellete, erhitst in
einem Rohrofen auf 400° C und leitet in das erhitste Bohr einen Strom von wasserfreiem Chlorwasserstoff (mit 12 1/8td.
bsw. 490 Milliraol/Std.) und Sauerstoff (mit 1,2 l/Std. bzw.
49 Hillimol/Std.) ein, der durch Benzol bei Raumtemperatur
hindurohperlen gelassen worden 1st. Die Abgase werden durch eine Vorlage geführt; das Kondensat wird durch Dampfpbasenohromatographie
analysiert. In einem vierstündigen Versuch werden 22 g (232 Hillimol) I enrol aufgenommen und 17,7 Millimol
Honochlorten«öl gebildet. Die Umwandlung» bezogen auf San*
sol, beträgt 6,3 3^.
Beispiel 25
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derholt, dass man als 10 g Katalysator aus 0,5 $ Balladium-auf-Koblenstoff
yon 4 bis 8 Haschen einsetzt und bei einer Temperatur von 5750C arbeitet· In einen dreistündigen Versuoh
werden 26 g (333 Hillinol) Bensol aufgenommen und 18,7 Hillinol Monochlorbenzol gebildet« Sie Umwandlung, bezogen auf Ben-BOl.
beträgt 5,6 #.
Beispiel 26
Die Arbeitsweise von Beispiel 24 wird nit der Abänderung wiederholt,
dass man 10 g Katalysator aus 0,5 i> Palladium auf
einem stranggepreesten Carbonatträger (Bngelhard Industries,
Ino.) βinsetsι und bei einer Temperatur von 400°0 arbeitet·
In einem dreistündigen Versuch werden 237 Millimol Bensol aufgenommen und 58 Millimol (24,4 £) Monochlorbenzol sowie
5,5 Millimol (2,3 £) gemischte Dichlorbenzolβ gebildet. Das
Verhältnie des Mono- zum Diohlorbensol beträgt 10,7:1·
Beispiel 27
Sie Arbeitsweise von Beispiel 24 wird mit der Abänderung wiederholt
. dass man 10 g Katalysator aus 1 i» Palladium auf AIuminiumoxldpellets
einsetzt und bei einer Temperatur von 25O0C
arbeitet. In einem dreistündigen Vereuoh werden 181 Millimol
Benzol aufgenommen und 2,04 Millimol Monochlorbenzol gebildet·
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Beispiel 28
Die Arbeitsweise von Seispiel 24 wird Bit der Abänderung wiederholt,
dass man als Katalysator 0,18 g Palladium(II)-ohlorid
auf 10 g Silicagel, erhalten duroh Auflösen dee Palladium(II)-ehlorids
in verdünnter Salzsäure, Zugabe des Silioagels und langsames Abdampfen des Lösungsmittels in der Wärme unter Abeaugung,
elnsetst. In einem dreistündigen Vereuch werden 265 Hilllmol Benzol aufgenommen und 31,4 Milllmol Monochlorbenzol gebildet. Die Umwandlung, besogen auf Ben»öl, beträgt
somit 12,6 £. Ferner fallen 2,4 Hilllmol gemischtβ Dichiοrbensole
an. Das Holverhältnis des Mono- sum Diohlorbenaol
beträgt 13,5*1.
Beispiel 29
Die Arbeitsweise von Beispiel 24 wird mit der Abänderung wiederholt,
dass man als Katalysator 0,18 g Palladium(II)-chlorid auf 10 g Silicium von 20 Haschen (erhalten duroh Auflösen
des Chlorides in verdünnter Salesäure, Zugabe des Silioiume
und Abdampfen des Lösungsmittels in der Wärme unter Absaugung) elnsetst, wobei die Reaktionstemperatur 2500C beträgt· In
einem dreistündigen Versuch werden 168 Hilllmol Benaol aufgenommen
und 2,6 Killimol (2,6 £) Monochlorbenzol gebildet.
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Beispiel 30
Die Arbeitsweise von Beispiel 24 wird mit der Abänderung wiederholt»
dass man ale Katalysator O918 g Palladium(II)-Chlorid
auf 10 g Chrome-Alumina (erhalten naoh der Arbeiteweiee von Beispiel 23) einsetsto In einem dreistündigen Versuch werden
198 Millimol Benzol aufgenommen und 62 Millimol (31 £) Monochlorbenzol
und 10«2 Millimol gemischte Dichlorbenzol erhalten.
Beispiel 31
Die Arbeiteweise von Beispiel 30 wird mit der Abänderung wiederholt» dass man mit einem Sauerstoffstrom von 0,6 1/Stdo
(25 Millimol/Std.) arbeitet. In einem dreistündigen Vereuoh
werdem 230 Millimol Bensol aufgenommen und 47 Millimol (20 £)
Monoohlorbenzol gebildet.
Beispiel 32
Die Arbeitsweise von Beispiel 19 wird mit der Abänderung wiederholt» dass man anstelle dee Sauerstoffe luft mit 3»O l/Std·
einsetzt· In einer Stunde werden 46 Millimol Benzol aufgenommen und 5t3 Millimol (11»5 £) Monochlorbenzol gebildet.
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Beispiel 33
Sie Arbeitsweise von Beispiel 24 wird mit der Abänderung wiederholt,
dass 10 g Katalysator aus 0,5 f>
Rhodium auf 3»2-mm-AluminiumoxldkUgelohen
eingesetzt werden. In einem dreistündigen Versuch werden 238 Millimal Bensöl aufgenommen und 16,6 MiI-limol
(7,0 9*) Monochlorbenzol gebildet.
Beispiel 34
Man besohickt ein Glasrohr mit 10 g 0,5-^-Palladlum-auf-Kohlenstoff,
erhitzt auf 40O0C und leitet durch daa Bohr einen Gasstrom
mit 1000 Millimol Cyanwasserstoff, 440 Millimol Stiokstoff,
25 Millimol Sauerstoff und 70 Millimol Benzol je Stunde.
Die abströmende Mlechung wird in einer Vorlage gesammelt; die Analyse durch Dampfphasenchromatographie ergibt die Bildung
von Benzonitrll mit 0,1 Mlllimol/Std.
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Claims (1)
- A-55206 J6Patentansprüche1. Verfahren sum Einführen eines Substltuenten an einen aro* matiaohen Ring einer ar (»tatisehen Verbindung» daduroh gekennzeichnet, dass man die aromatieohe Verbindung mit einem Sals eines Platinmetalle der Gruppe VIII bu einer substituierten, aromatischen Verbindung umsetzt, wobei der eingeführte Substituent der Gruppe Anion-Teil des Salzes dee Platinmetalls der Gruppe VIII und der aromatischen Verbindung und der An ion-Tell der Gruppe Halogenide« Cyanide, Carboxylate, Cyanate» Alkoxide und Aryloxide angehört·2· Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass man als aromatische Verbindung Benzol oder substituierte Bensole einsetzt.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnetp dass man die Umsetzung bei einer Temperatur von etwa 20 bis 6000C und einem Druck von etwa 1/4 bis 250 Atm. durchführt.4« Verfahren nach Anspruch 3 s dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einer Flüeslgphase bei einem Druck von etwa 1 bis 100 Atm. durchführt.- 36 -109885/ 1995A-55206 J?5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, daduroh gekennzeichnet, dass man bei einer Temperatur von etwa 100 bis 300°0 arbeitet.6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet,dass man die Umeetzung in Gegenwart τοη Wasser durchführt. äk7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6» dadurch gekennzeichnet, dass nan els Sals des Platinmetalle der Gruppe VIII ein Chlorid einsetzteS. Verfahren nach Anspruch 7» daduroh gekennzeichnet, dass man als Platinmetallchlorid Palladiumchlorid einsetzt·9» Verfahren nach Anspruch 3 s dadurch gekennzeichnet, dass mandie Umsetzung in der Dampfphase durchführt. ™10. Verfahren nach Anspruch 9s dadurch gekennzeichnet, dass man bei einer !temperatur von etwa 300 bis 5000C arbeitet.11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dans man bei einem Druck von etwa 1 bis 100 Atm. arbeitet·- 37 -109885/1995A-5520612. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bia 11, dadurch gekennzeichnet, dass man Benzol in Form eines Grasstroms über auf einem Träger befindliches Palladlum(II)-ohlorid leitet.13· Verfahren naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass man die aromatische Verbindung in der Dampfphase bei einer Temperatur von mindestens etwa 25O0C und einem Brück von etwa 1/4 bis 250 Atm. mit einer katalytisohen Menge des Salzes eines Platinmetalls der Gruppe VIII umsetzt« wobei der einzuführende Substituent von dem Anion-Teil des Salzes des Platinmetalls der Gruppe VIII erhalten wird, und das Salz durch Oxidation mit Sauerstoff in Gegenwart einer dem Salz entsprechenden Säure kontinuierlich in situ regeneriert .14. Verfahren na«ih Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass man das Salz des Platinmetalle der Gruppe VIII mit einer dampfförmigen Mischung von Benzol, Sauerstoff und einer dem Sale entsprechenden Säure zusammenbringt.15« Verfahren nach Anspruch 13 oder 14ρ dadurch gekennzeichnet» dass man als Salz des Platinmetalls der Gruppe VIII ein Halogenid einsetzt.- 38 -1Q9885/1995A-5520616. Yerfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass man als Säure Halogenwasserstoff einsetst.17« Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet» daas man als Platinmetall der Gruppe VIII Palladium einsetzt.18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass man mit Palladiumchlorid arbeitet und als dem Salz entsprechende Säure Chlorwasserstoff einsetzte19t Verfahren naoh Anspruch 13 oder 14? dadurch gekennzeichnet« dass man als Salz des Platinmetalls der Gruppe VIII ein Cyanid und als Säure Cyanwasserstoff einsetzt ο20* Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 19t dadurch gekennzeichnet 9 dass nan das Platinmetallsalz zu Anfang aus dem Platinmetall der Gruppe VIII in situ bildet.21. Verfahren naoh einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 19» dadurch gekennzeichnet» dass man das Platinmetallsalz kontinuierlich aus dem Platinmetall der Gruppe VIII in situ regeneriert·- 39 ~109885/1995HOA-5520622. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass nan das Fiatinmetall der Gruppe VIII auf einem Träger einsetzt·23· Verfahren nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Uraaeteung in der Plüsslgphase bei einer Temperatur von etwa 100 bis 3000C und bei Überdruck durchführt·24· Verfahren naoh Anspruch 2, dadurch gekennuelehnet, dass man den Ben«ölring in Gegenwart einer wässrigen Phase bei einer Temperatur von über etwa 2500C mit einer katalytisohen Menge eines Halogenides von Platinmetall der Gruppe VIII aus der Gruppe Chlorid und Bromid und in Gegenwart von etwa 0,005 bis 10 Mol eines anderen Metallhalogenidee aus der Gruppe dem Platinmetallhalogenid entsprechende Kupfer(II)- und EisendII)-halogenide je Mol aromatische Verbindung monohalogeniert·25· Verfahren naoh Anspruch 24» dadurch gekennseichnet, dass man das andere Metallhalogenid ansohliessend in Gegenwart einer ihm entsprechenden Halogensäure mit Sauerstoff regeneriert ·- 40 -109885/1995HIA-5520626ο Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet» dass man als Halogenid des Platinmetalls der Gruppe VIII Palladiumchlorid und als anderes Hetallhalogenid ein Chlorid einsetzte27β kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Monochlorbenzol, dadurch gekennzeichnet» dass man einen Strom einer gasförmigen Mischung von 10 bis 50 Vol# Benzol, 30 bis 80 Vol# Chlorwasserstoff und 5 bis 25 Vol£ Sauerstoff über eine katalytisohe Menge von auf einem Träger befindlichen Falladiumohlorid leitet, wobei das Palladiumchlorid kontinuierlich bei einer Temperatur von etwa 250 bis 50O0C und einem Druck von etwa 1/4 bis 250 Atm· aus auf einem Träger befindlichem Palladium in situ regeneriert wird, und kontinuierlich aus dem Gasstrom Monochlorbenzol gewinnt.28ο Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Monochlorbenzol!) dadurch gekennzeichnet, dass man(a) 1 Mal Benzol mit 0,001 bis 091 Mol Palladium(II)-chlorid9 0,005 bis 10 Mol Kupfer(II)=chlorid und 0,1 bis 1 Mol Chlorwasserstoff in einem Reaktionsmedium mit einem Gehalt an Wasser von 50 bis 99 VoI^ zusammenbringt,(b) die anfallende Mischung bei autogenem Druck und bei einer Temperatur von 250 bis 3000C erhitzt 9- 41 ~109885/1995Α-55206(ο) die organische Schicht von der wässrigen Schioht trennte(d) aus der organischen Schicht Monochlorbenzol gewinnt«(e) die wässrige Schicht bis sur Regenerierung im wesentlichen dee gesamten vorliegenden Kupferione sur dreiwertigen form mit einem Sauerstoffetrom behandeltt(f) die wässrige Schicht mit einem weiteren Mol Bensol und 0,005 bis 10 Mol Chlorwasserstoff susammenbringt und kontinuierlich die Stufen (b) bis (f) wiederholt.29· Substituiertes» aromatisches Derivate hergestellt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprttohe.30. Verfahren sum Einführen eines Substltuenten an einen aroma» tischen Ring einer aromatischen Verbindung« im wesentlichen wie vorstehend beschrieben.- 42 -109885/1995
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