[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phenolen aus aromatischen Aminen.

[0002] Es ist bekannt, dass Phenole durch Verkochung von Diazoniumsalzen, welche durch die Diazotierung von aromatischen Aminoverbindungen mittels salpetriger Säure in der Kälte entstehen, hergestellt werden können. Gemäß "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" (7th Completely Revised Edition, vol. 11 , p. 279) wird die Diazotierung und die Verkochung am besten in

Schwefelsäure-Lösung durchgeführt. Es besteht jedoch die Problematik, dass bei der einfachsten Methode wie dem Erhitzen des Diazoniumsalzes auf bis zu 80- 100 °C das erhaltene Produkt eine niedrige Reinheit aufweist. Eine Erhöhung der Ausbeute und Selektivität kann manchmal durch das Entfernen des gebildeten Phenols mittels aufwändiger, gleichzeitiger Dampfdestillation aus der

Reaktionsmischung (s. z.B. DE 2 426 994 A1) oder durch das Lösen des entstehenden Phenols in Xylol als organisches Lösungsmittel erzielt werden.

[0003] Aus US 1910679 ist ein Verfahren zur Herstellung von Phenolen bekannt, bei welchem die Verkochung von entsprechenden Diazoniumsalzen in einer wässrigen sauren Lösung in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchgeführt wird, wobei Anisol, Xylol oder Chlorbenzol als organische Lösungsmittel verwendet wurden. Jedoch ist die Ausbeute in diesem Verfahren nicht zufriedenstellend.

[0004] Die US 5,416,235 A und die CN 102746122 A beschreiben Verfahren zur Umsetzung von aromatischen Aminen zu Phenolen durch Diazotierung und anschließende Verkochung in Anwesenheit eines Lösungsmittels sowie von Kupfersalzen. In den Beispielen werden Ethylacetat bzw. Butylacetat oder

Methylisobutylketon als Lösemittel verwendet.

BESTÄTIGUNGSKOPIE [0005] Gemäß CN 102199073 A lässt sich 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan durch Diazotierung und Verkochung von 4,4'-Diaminodiphenylmethan erhalten, wenn die Verkochung in Wasser und einem nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel erfolgt.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Phenolen bereit zu stellen, durch das eine höhere Selektivität und Ausbeute von Phenolen bei deren Herstellung aus entsprechenden aromatischen primären Aminen durch die Diazoverkochung erzielt werden kann.

[0007] Überraschend wurde nun gefunden, dass eine Erhöhung der Selektivität und Ausbeute durch die Verwendung von aliphatischen Ketonen als Lösungsmittel bei der Diazoverkochung erzielt werden kann. Diese Ketone sind im Wesentlichen schlecht mit einem wässrigen Medium mischbar, in dem eine entsprechende Diazo-Verbindung einer Zersetzung unterzogen wird.

[0008] Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Phenolen, bei dem ein Aryldiazoniumsalz, das durch die Diazotierung eines entsprechenden aromatischen, primären Amins, ausgewählt unter Anilin und substituiertem Anilin, das mindestens einen weiteren Substituenten enthält, der ausgewählt ist aus: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Halogen, Haloalkyl,

Cycloalkyl, Heteroaryl, Carboxyl, Cyan, Alkoxyl und Ester, hergestellt wird, durch Erhitzen in einem heißes Wasser und eine Mineralsäure sowie ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Gemisch zum Phenol umgesetzt wird, wobei das organische Lösungsmittel ein Keton der Formel (I) R C(0)R ²

enthält, in der R ¹ und R ² unabhängig voneinander für (Ci-CsJ-Alkyl stehen und R ¹ und R ² zusammen mindestens vier Kohlenstoffatome aufweisen und wobei die Lösung bei der Umsetzung zum Phenol im wesentlichen keine Kupfersalze enthält.

[0009] Im erfindungsgemäßen Verfahren erhält man überraschenderweise eine sehr hohe Selektivität im Vergleich zu Verfahren, bei denen entweder kein organisches Lösungsmittel oder Lösungsmittel wie Xylol, Chlorbenzol, Toluol, Methyl-terf-butylether (MTBE), Essigsäure-/?-Butylester usw. verwendet werden. Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Ausbeute erzielt werden.

[00010] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens können R ¹ und R ² in der Verbindung der Formel (I) unabhängig voneinander folgende Bedeutung aufweisen: Methyl, Ethyl, n-Propyl, / ^' so-Propyl, n- Butyl, so-Butyl, ferf-Butyl, n-Pentyl, /so-Pentyl und terf-Pentyl. Bevorzugt sind die Verbindungen, bei denen R ¹ für Methyl oder Ethyl und R ² für Ethyl oder /so-Butyl stehen. Insbesondere sind die Verbindungen der Formel (I) bevorzugt, in denen R ¹ für Methyl und R ² für / ^' so-Butyl (Methylisobutylketon) oder R ¹ und R ² für Ethyl (3- Pentanon) stehen. Ganz besonders ist Methylisobutylketon als Verbindung der Formel (I) bevorzugt.

[0001 1] Die Diazotierungsreaktion wird in an sich bekannter Weise durchgeführt (s. z.B. "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 7th Completely Revised Edition, vol. 1 1 , p. 279). Das aromatische Amin wird üblicherweise in einem wässrigen Medium in Gegenwart einer Mineralsäure bei einer Temperatur von etwa -5 bis etwa 50 °C, vorzugsweise von etwa 0 bis etwa 20 °C, in Gegenwart eines zur Diazotierung geeigneten Reagenzes, bevorzugt in Gegenwart von salpeteriger Säure, diazotiert.

[00012] Die eingesetzten Amine umfassen Anilin und substituierte Aniline, die mindestens einen weiteren Substituenten enthalten, der ausgewählt ist aus: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Halogen, Haloalkyl, Cycloalkyl, Heteroaryl, Carboxyl, Cyan, Alkoxyl und Ester. Bevorzugt werden folgende Gruppen: (Ci-C ₆ )-Alkyl, (C2-C ₆ )- Alkenyl, (C ₂ -C ₆ )-Alkinyl, Fluor, Chlor, Brom, lod, (d-C ₃ )-Haloalkyl, (C ₃ -C ₆ )- Cycloalkyl, Heteroaryl, Carboxyl und Ester. Besonders bevorzugt sind primäre aromatische Amine, die Methyl-, Ethyl-, Fluor-, Chlor-, Brom-, lod- und/oder Carboxyl-Gruppen aufweisen.

[00013] Das Diazotiermittel wird im erfindungsgemäßen Verfahren im

Allgemeinen in einer stöchiometrischen Menge oder einem kleinen Überschuss verwendet. Geeignet ist ein molares Verhältnis von Diazotiermittel zu

aromatischem Amin von etwa 1 : 1 bis etwa 1 ,5 : 1 , bevorzugt von etwa 1 : 1 bis etwa 1 , 1 : 1 .

[00014] Als Diazotiermittel können z.B. Alkalinitrite, wie Natrium- oder

Kaliumnitrit, Distickstofftrioxid und salpetrige Säure, Nitrosylhalogenide, wie Nitrosylchlorid oder -bromid, und andere Nitrosylsalze, wie Nitrosylperchlorat, - tetrafluorborat oder -sulfat verwendet werden. Natriumnitrit, Kaliumnitrit,

Distickstofftrioxid oder salpetrige Säure werden bevorzugt, wobei Natriumnitrit besonders bevorzugt wird.

[00015] Die bei der Diazotierungsreaktion verwendete Mineralsäure hat vorzugsweise eine Konzentration von etwa 20 bis etwa 98 %. Besonders bevorzugt ist eine Konzentration von etwa 20 bis etwa 50 % oder von etwa 95 bis etwa 97 %. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann Schwefelsäure,

Phosphorsäure, HCl oder deren Gemische als Mineralsäure bei der

Diazotierungsreaktion verwendet werden. Schwefelsäure wird besonders bevorzugt.

[00016] Das gebildete Diazoniumsalz wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von etwa 70 bis etwa 120 °C, vorzugsweise etwa 80 bis etwa 100 °C zersetzt (Verkochung). Vorzugsweise wird bei der Zersetzung das das Diazoniumsalz enthaltende Gemisch langsam einer Mischung aus einem Lösungsmittel der allgemeinen Formel (I), heißem Wasser und einer Mineralsäure zudosiert. Diese Lösung enthält im wesentlichen keine Kupfersalze, das heißt es werden keine Kupfersalze (oder Kupfer) zugefügt. Sehr geringe Mengen Kupfersalze, welche als Verunreinigung in den verwendeten Substanzen vorhanden sein könnten, stören nicht.

[00017] Typischerweise ist ein Mengenverhältnis des organischen Lösungsmittels zur wässrigen Mineralsäure von etwa 1 :100 bis etwa 100:1 , bevorzugt von etwa 1 :25 bis etwa 25:1 geeignet. Die Konzentration der bei der Zersetzung verwendeten Mineralsäure kann im Bereich von etwa 10 bis etwa 98 %, bevorzugt etwa 20 bis etwa 96 %, liegen.

[00018] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Schwefelsäure oder ein Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure als Mineralsäure bei der Diazoverkochung verwendet. Schwefelsäure ist besonders bevorzugt.

[00019] Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele erläutert werden, ohne jedoch auf die speziell beschriebenen Ausführungsformen beschränkt zu sein. Soweit nichts anderes angegeben ist oder sich aus dem Zusammenhang zwingend anders ergibt, beziehen sich Prozentangaben auf das Gewicht, im Zweifel auf das Gesamtgewicht der Mischung.

[00020] Die Erfindung bezieht sich auch auf sämtliche Kombinationen von bevorzugten Ausgestaltungen, soweit diese sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Angaben "etwa" oder "ca." in Verbindung mit einer Zahlenangabe bedeuten, dass zumindest um 10 % höhere oder niedrigere Werte oder um 5 % höhere oder niedrigere Werte und in jedem Fall um 1 % höhere oder niedrigere Werte eingeschlossen sind.

[00021] Beispiel 1

In einem Rührkolben mit Thermometer, Rührer und Tropftrichter wurden 500 mL 24%ige Schwefelsäure vorgelegt. Dazu wurden 68 g Anthranilsäure gegeben. Diese Ausgangsmischung wurde bei 0°C bis 3 °C mit 87,8 g 40%iger Natriumnitrit- Lösung diazotiert. Die Diazoniumsalzlösung wurde dann bei 98°C und guter Rührung in eine Mischung aus 25 mL 24%iger Schwefelsäure und 500 mL Methyl- /so-butylketon eindosiert. Nach ca. 30 min. Nachreaktion bei 98°C wurde nach Abkühlung der Emulsion auf ca. 85°C eine Phasentrennung vorgenommen. Die organische Phase wurde mit einer Mischung aus 750 mL Wasser und 54 g

50%iger Natronlauge extrahiert. Nach erneuter Phasentrennung wurde aus der unteren wässerigen Phase das Zielprodukt (2-Hydroxybenzoesäure) durch

Ansäuerung mit Salzsäure (pH<1 ,5) ausgefällt. Die Isolierung des Endproduktes erfolgte durch Filtration. Nach Waschen bis zum neutralen pH-Wert des Waschwassers und Trocknung des Filterkuchens wurden 64,1 g 2-Hydroxybenzoesäure mit einem Gehalt von 99,6% a/a (gemäß HPLC) erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von: 93,5%. Die Selektivität betrug nach der Verkochung: 97,7% a/a (mittels HPLC bestimmt).

[00022] Vergleichsbeispiel 2

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 1. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Xylol verwendet.

Auswaage Produkt: 55,8 g

Gehalt: 97,3% a/a (HPLC)

Ausbeute: 79,3%.

Selektivität nach Verkochung: 94,2% a/a (HPLC). [00023] Beispiel 3

In einem Rührkolben mit Thermometer, Rührer und Tropftrichter wurden 700 mL 22%ige Schwefelsäure vorgelegt. Dazu wurden 70,8 g 5-Chlor 2-methylanilin gegeben. Nach Heizen auf ca. 90°C und anschließender Abkühlung auf 10°C- 12°C wurde die erhaltene Suspension mit 88,4 g 40%iger Natriumnitrit-Lösung diazotiert. Die Diazoniumsalzlösung wurde dann bei ca. 85-90°C und guter

Rührung in eine Mischung aus 200 mL Methyl-/ ^' so-butylketon und 2 g 96%iger Schwefelsäure eindosiert. Nach ca. 30 min. Nachreaktion bei 85-90°C wurde nach Abkühlung der Emulsion auf ca. 70°C eine Phasentrennung vorgenommen. Die organische Phase wurde nicht weiter aufgearbeitet (destilliert). Es wurde die Selektivität mittels GC-Analyse ermittelt. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 99,4% a/a (GC).

[00024] Vergleichsbeispiel 4

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 3. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Xylol verwendet (Verkochungstemperatur: ca. 90°C). Die Selektivität nach Verkochung betrug: 94,1 % a/a (GC).

[00025] Beispiel 5

In einem Rührkolben mit Thermometer, Rührer und Tropftrichter wurden 700 mL 22%ige Schwefelsäure vorgelegt. Dazu wurden 70,8 g 3-Chlor-2-methylanilin gegeben. Nach Hochheizen auf ca. 90°C und anschließender Abkühlung auf 10°C-12°C wurde die vorliegende Suspension mit 88,4 g 40%iger Natriumnitrit- Lösung diazotiert. Die Diazoniumsalzmischung wurde dann bei ca. 90°C und guter Rührung in eine Mischung aus 200 mL Methyl-/ ^' so-butylketon und 2 g 96%iger Schwefelsäure eindosiert. Nach ca. 15 min. Nachreaktion bei 90°C wurde nach Abkühlung der Emulsion auf ca. 70°C eine Phasentrennung vorgenommen. Die organische Phase wurde noch einmal mit 50 mL Wasser gewaschen. Die

Selektivität nach Verkochung betrug: 99,1 % a/a (GC). Die organische Phase wurde dann destilliert. Es wurden 66,9 g 3-Chlor-2-methylphenol erhalten.

Destillationsrückstand: 2,3 g. Der Gehalt des Zielproduktes betrug: 99,2% a/a (GC). Das entspricht einer Ausbeute von 93,1 %.

[00026] Beispiel 6

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 5. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch 3-Pentanon verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 96,9% a/a (GC). [00027] Vergleichsbeispiel 7

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 5. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Toluol verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 83,0% a/a (GC). Endprodukt (destilliert): 58,7 g. Destillationsrückstand: 14,8 g. Der Gehalt des Zielproduktes betrug: 97,1 % a/a (GC). Das entspricht einer Ausbeute von 80%.

[00028] Beispiel 8

In einem Rührkolben mit Thermometer, Rührer und Tropftrichter wurden 375 mL 34%ige Schwefelsäure vorgelegt. Dazu wurden 60 g 3,4-Dimethylanilin gegeben. Nach Hochheizen auf ca.75°C und anschließender Abkühlung auf 0°C-3°C wurde die vorliegende Suspension mit 85,5 g 40%iger Natriumnitrit-Lösung diazotiert. Die Diazoniumsalzlösung wurde dann bei ca. 85°C und guter Rührung in eine

Mischung aus 50 mL Methyl isobutylketon und 120 mL 50%iger Schwefelsäure eindosiert. Nach ca. 30 min. Nachreaktion bei 85°C wurde, nach Abkühlung der Emulsion auf ca. 35°C, eine Phasentrennung vorgenommen. Die organische Phase wurde nicht weiter aufgearbeitet (destilliert). Es wurde die Selektivität mittels GC-Analyse ermittelt. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 97,2% a/a (GC). Nach Abzug Lösemittel betrug die Ausbeute an Produkt 94,5 %.

[00029] Vergleichsbeispiel 9

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 8. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Xylol verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 93,1 % a/a (GC). Nach Abzug Lösemittel betrug die Ausbeute an 3,4-Dimethylphenol 80,1 %.

[00030] Vergleichsbeispiel 10

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 8. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Chlorbenzol verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 94,2% a/a (GC). Nach Abzug Lösemittel betrug die Ausbeute an 3,4-Dimethylphenol 80,0 % [00031] Vergleichsbeispiel 11

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 8. Bei der Verkochung wurde kein org. Lösungsmittel verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 82,8% a/a (GC). Nach Abzug Lösemittel betrug die Ausbeute an 3,4-Dimethylphenol 59,2 %

[00032] Vergleichsbeispiel 12

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 8. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Cyclohexanon verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 80,2% a/a (GC). Die

Ausbeute an 3,4-Dimethylphenol betrug nach Destillation 70,2 %.

[00033] VergleichsbeispieM 3

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 8. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Methylcyclohexan verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 76,6 % a/a (GC). Nach Abzug Lösemittel betrug die Ausbeute an 3,4-Dimethylphenol 75,2%.

[00034] Vergleichsbeispiel 14

Die Einsatzmengen und die Durchführung der Synthese waren die gleichen wie bei Beispiel 8. Als organisches Lösungsmittel wurde jedoch Ethylacetat

verwendet. Die Selektivität nach Verkochung betrug: 83,9 % a/a (GC).

[00035] Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine deutliche Erhöhung der Selektivität und Ausbeute im Vergleich sowohl zu den bisher im Stand der Technik verwendeten organischen

Lösungsmitteln wie Xylol oder Chlorbenzol als auch solchen Lösungsmitteln wie Toluol, Cyclohexanon oder Methylcyclohexan erzielt werden.

[00036] Vergleich mit CN 102746122

Gemäß Beispiel 1 in CN 102746122 wurde in einem 11 Reaktor zu 408g 15 %-ige Schwefelsäure 27,8 g p-Aminophenol gegeben und vermischt. Bei 0°C-5°C wurden 48 g 40 %-ige Natriumnitritlösung innerhalb 1 h zugetropft. Vollständige Umsetzung zum Diazoniumsalz. Überschüssiges Natriumnitrit wurde mittels Amidosulfonsäure zerstört. Das erhaltene Gemisch wurde bei 88 bis 90 °C innerhalb 1 h in einen gerührten 21 Reaktor getropft, in der 300ml Wasser, 42,5 g basisches Kupfercarbonat, 143,5 g Kupfersulfatpentahydrat in Wasser und 200 g n-Butylacetat oder 200 g Methylisobutylketon oder 200 g Ethylacetat (abweichende Umsetzungstemperatur 70°C-73°C) vorgelegt waren. Nach 3 Stunden Rühren und Abkühlen auf 20 °C über Nacht wurde die Lösemittelphase

abgetrennt, die wässrige Phase zweimal mit je 100 g des verwendeten Lösemittels extrahiert und Selektivität per HPLC bestimmt. Der Versuch einer Umsetzung in Xylol war erfolglos.

[00037] Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. [00038] Tabelle

[00039] Man erkennt dass die mit MIBK erzielten Selektivitäten vergleichbar mit n-Butylacetat und schlechter als mit Ethylacetat sind. Weiterhin ist festzustellen dass trotz des Einsatzes der hohen Kupfermengen die Selektivitäten noch nicht zufriedenstellend sind. Das Handling der großen Mengen Kupfersalze ist ohnehin schwierig, selbst wenn diese wie in CN 102746122 beschrieben aufgearbeitet und in den Prozess zurückgeführt werden können.