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La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation de 1-aminoanthraquinone en utilisant, comme
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important pour les pigments, les colorants pour cuves et les colorants dispersés d'anthraquinone jusqu'à présent, on en a effectué la synthèse via l'acide anthraquinone-1-sulfonique obtenu par sulfonation d'anthraquinone. Toutefois, ce procédé de la technique antérieure est d'une mise en oeuvre difficile, étant donné qu'il nécessite l'utilisation d'un catalyseur de mercure lors de l'étape de sulfonation, ce qui pose de nombreux problèmes en ce qui concerne le milieu de travail et la pollution de l'environnement. En variante du procédé ci-dessus, on a étudié différents procédés de préparation de 1-aminoanthraquinone et, parmi ces procédés, on- a présumé que -le plus efficace était un procédé de préparation dans lequel on utilise des réactions de nitration et de réduction d'anthraquinone. Toutefois, ce procédé dans lequel on recourt
à la nitration et à la réduction de l'anthraquinone, implique l'emploi d'importantes quantités d'acide sulfurique et d'acide nitrique, ce qui pose des problèmes en ce qui concerne la manipulation des acides et le traitement de la liqueur résiduaire formée. En outre, la 1-aminoanthraquinone obtenue par ce procédé contient une importante quantité de sous-produits, notamment des composés diaminés et le composé 2-amino, la 1-aminoanthraquinone devant essentiellement être purifiée par des opérations compliquées afin
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Dès lors, ce procédé n'a pas été couronné de succès du point de vue industriel.
On a également proposé plusieurs procédés de préparation de 1-nitroanthraquinone, procédés dans lesquels on condense de la 5-nitro-l,4-naphtoquinone (appelée simplement ci-après "5-nitronaphtoquinone") avec du 1,3-butadiène pour obtenir la 5-nitrotétrahydroanthraquinone, cette condensation étant suivie d'une oxydation pour obtenir la 1-nitroanthraquinone. Par exemple, suivant N . N . Woroshtzov et al. ("Khim. Nauka i Prom" , 5, 474 - 475, 1960), on peut obtenir la 1-nitroanthraquinone en condensant de la 5-nitronaphtoquinone et du 1, 3-butadiène dans de l'éthanol et en oxydant le produit de condensation obtenu avec de l'air dans une solution alcaline alcoolique.
En outre, dans le Brevet Français n[deg.] 1.486.803 ("Institut Premyslu Organiznco") , on décrit un procédé de préparation de 1-nitroanthraquinone en faisant réagir du butadiène avec de la 5-nitronaphtoquinone dans du nitrobenzène et en oxydant le produit réactionnel obtenu au moyen de nitrobenzène en présence ou en absence de pipéridine sans isolation du produit réactionnel. La 1-nitroanthraquinone obtenue par ces procédés peut être aisément transformée en 1-aminoanthraquinone par un procédé de réduction habituel.
Toutefois, ces procédés présentent un inconvénient majeur du
-fait que, lorsqu'on dissout la 5-nitrotétrahydroanthraquinone obtenue par condensation de 5-nitronaphtoquinone et de 1,3butadiène dans un solvant approprié après isolation ou sans isolation, pour introduire ensuite de l'air dans la solution en vue de l'oxydation en présence d'une base telle que la pipéridine, il se forme également différents sous-produits de sorte que la 1-aminoanthraquinone obtenue par réduction de la 1-nitronaphtoquinone formée avec les différents sous-produits est d'une faible pureté. En conséquence, il est difficile d'utiliser cette 1-aminoanthraquinone comme produit intermédiaire pour colorants.
Un objet principal de la présente invention est de fournir un nouveau procédé de préparation de 1-aminoanthraquinone à partir de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone de départ.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé en vue de préparer, à partir de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone, de la 1-aminoanthraquinone de haute pureté pouvant être utilisée telle quelle comme produit intermédiaire pour les colorants ou d'autres substances .
On peut réaliser les objets ci-dessus (1) par hydrogénation catalytique de 5-nitrotétrahydroanthraquinone dans un solvant organique polaire en présence d'un catalyseur d'hydrogé-nation et en ajoutant une base à la solution réactionnelle obtenue en vue d'une réaction complémentaire, (2) par hydrogénation catalytique de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone dans un solvant organique polaire en présence à la fois d'un catalyseur d'hydrogénation et d'une base ou (3) par hydrogénation catalytique de 5-nitrotétrahydroanthraquinone dans un milieu réactionnel aqueux en présence à la fois d'un catalyseur d'hydrogénation et d'une base et en oxydant le composé obtenu excessivement réduit dans de la 1-aminoanthraquinone au moyen d'air ou d'un agent oxydant.
En d'autres termes, le procédé de la présente invention comprend les deux réactions suivantes : (A) une réaction d'hydrogénation catalytique et (B) la réaction en présence d'une base. Dans la forme de réalisation (1) ci-dessus, la réaction (A) est achevée dans un système réactionnel, puis on effectue la réaction (B) dans un système réactionnel auquel on ajoute une base. D'autre part, dans les formes de..réalisation (2) et (3), les réactions (A) et (B) ont lieu dans le même système réactionnel.
Dans l'une ou l'autre des formes de réalisation (1), (2) et (3) ci-dessus de la présente invention, il se produit simultanément une réduction du groupe nitro de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone en un groupe amino , ainsi que la déshydrogénation du noyau tétrahydroanthraquinone, formant ainsi la 1-aminoanthraquinone comme produit réactionnel. A cet égard, on a trouvé qu'il se produisait une réaction caractéristique dans le système réactionnel, c'est-à-dire que l'hydrogène libéré du noyau tétrahydroanthraquinone sous l'action de la base est effectivement consommé
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le définira ci-après en détail. Dans la présente spécification,
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tion". Cette réaction d'auto -oxydation et de réduction, qui était antérieurement inconnue dans la technique, a été trouvée à la suite d'études qui ont abouti au procédé de la présente invention.
Il est à noter que, bien que, dans l'une ou l'autre des formes de réalisation (1), (2) et (3), la 1-nitroanthraquinone puisse être réduite en un composé de type leuco de la 1-aminoanthraquinone répondant à la formule :
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au moyen de l'introduction d'un excès d'hydrogène, le composé de type leuco peut être aisément transformé en 1-aminoanthraquinone par oxydation.
Afin de comprendre plus aisément le procédé de la présente invention, la réaction caractéristique sera illustrée plus particulièrement ci-après sur la base d'expériences effectuées par la Demanderesse.
Dans la forme de réalisation (1), le groupe nitro d'une molécule de 5-nitrotétrahydroanthraquinone est réduit, par hydrogénation catalytique, en un groupe amino ou son intermédiaire
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on permet, au noyau tétrahydroanthraquinone, de dégager de l'hydrogène avec transformation en un noyau anthraquinone sous l'action d'une base et, au cours de catte réaction, le groupe
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en un groupe amino au moyen des atomes d'hydrogène libérés.
Si l'hydrogène est présent en excès dans le système réactionnel, on présume que la 5-nitrotétrahydroanthraquinone est transformée en un composé de type leuco de la 1-aminoanthraquinone ou de la
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permet, à une mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone, d'absorber 3 moles d'hydrogène, on peut obtenir, comme produit, la 5-aminotétrahydroanthraquinone . Ce produit peut être transformé en un l-aminoanthraquinone en le soumettant à une réaction complémen-taire en présence d'une base, cette réaction étant suivie d'une absorption d'une mole d'oxygène (voir exemple 2 ci-après). En outre, si on permet l'absorption d'hydrogène en une proportion
de 2 moles, on obtient, comme produit d'hydrogénation, la 5hydroxylaminotétrahydroanthraquinone qui, lorsqu'on la traite
en présence d'une base, se transforme en un composé de type leuco de la 1-aminoanthraquinone par suite de la transposition intramoléculaire ou intermoléculaire de l'hydrogène. Le composé de type leuco est aisément transformé en 1-aminoanthraquinone
par absorption d'une proportion de 0, 5 mole d'oxygène (voir l'exemple 1 ci-après). En outre, avec une absorption d'hydrogène-en une proportion d'une mole, on obtient un produit intermédiaire que l'on suppose être la 5-nitrosotétrahydroanthraquinone. Le produit intermédiaire est transformé en 1-aminoanthraquinone sous l'action d'une base.
D'après ce qui précède, il est évident que le produit
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hydroanthraquinone est soumis à une transposition intramoléculaire ou intermoléculaire d'hydrogène ou à une réaction d'auto -oxydation et de réduction sous l'action d'une base pour former la 1-aminoanthraquinone ou son composé de type leuco.
Dans la forme de réalisation (2), on suppose que,
-traite la 5-nitrotétrahydroanthraquinone avec une base, il se produit une transposition intramoléculaire ou intermoléculaire d'hydrogène de sorte que le noyau tétrahydroanthraquinone est déshydrogéné et que le groupe nitre est réduit pour former la 1-hydroxylaminoanthraquinone qui subit ensuite une hydrogénation catalytique pour former la 1-aminoanthraquinone (voir exemple 10 ci-après).
On considère que cette réaction d'auto-oxydation et de réduction se déroule à une vitesse très élevée du fait que l'addition d'une base forte à une solution de 5-nitrotétrahydroanthraquinone à la température ambiante donne immédiatement lieu <EMI ID=14.1> Bien qu'il ne fasse aucun doute que la réaction ci-dessus soit une réaction principale, il est possible que d'autres réactions aient lieu suivant les conditions réactionnelles, notamment une réaction au cours de laquelle un produit de la réduction partielle du groupe nitro de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone subit une auto-oxydation et une réduction au moyen d'une base.
Dans la forme de réalisation (2), il est certain que
la réaction d'auto-oxydation et de réduction de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone contribue à la formation de la 1-aminoanthraquinone. Ce principe est étayé par le fait que, lorsqu'on introduit, de l'extérieur, dans le système réactionnel, environ 1 mole
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obtient la 1-aminoanthraquinone d'une manière pratiquement quantitative (voir exemple 19 ci-après). En règle générale, du point de vue théorique, la réduction d'un groupe nitro en un groupe amino nécessite 6 atomes d'hydrogène. Toutefois, dans la réaction de la forme de réalisation (2), il ne faut que 2 atomes d'hydrogène frais pour la réaction, si bien que l'on considère comme évident que les 4 atomes d'hydrogène restants sont fournis à partir d'un noyau tétrahydroanthraquinone de la matière de départ. Dans la pratique, l'absorption d'hydrogène !le s'arrête pas à 1 mole par mole de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone de départ, tandis 'que 2 moles d'hydrogène ou plus sont absorbées, en particulier dans des conditions réactionnelles vigoureuses .
L'absorption de 2 moles d'hydrogène par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone donne lieu à la formation d'un composé de type leuco de la 1-aminoanthraquinone, ce composé étant aisément oxydé avec l'air en 1-aminoanthraquinone. Lorsque, dans la réaction de la forme de réalisation (2), plus de 2 moles d'hydrogène sont absorbées par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone, des matières excessivement réduites de structures inconnues
se forment secondairement et ne sont pas nécessairement retransformées en 1-aminoanthraquinone par oxydation.
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par un groupe alkyle et analogues, un glycol tel que l'éthylène-
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méthoxybutanol et analogues, un compos é aromatique tel que le benzène,, .le. toluène, le chlorobenzène, le dichlorobenzène, le
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le diméthylacétamide et analogues, ainsi crue d'autres composés
<EMI ID=23.1> de Friedel-Crafts, par exemple, 1a chlorure d'aluminium.
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manière décrite ci-dessus peut être utilisée dans la réaction d'une des formes de réalisation (1), (2) et (3) après son isolation du système réactionnel ou encore elle peut être utilisée dans la réaction des formes de réalisation (1) et (2) sans isolation, sous forme de la solution réactionnelle obtenue après la réaction de
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L'hydrogénation catalytique et le traitement ultérieur de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone au moyen d'une base, c'est-àdire la forme de réalisation (1) sont réalisés suivant la présente invention de la manière suivante :
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met en suspension dans un solvant organique polaire et on charge de l'hydrogène gazeux dans la solution ou la suspension en présence d'un catalyseur d'hydrogénation^ . Le solvant organique polaire utilisé dans ce' cas doit'être inerte vis-à-vis de la réaction d'hydrogénation. Parmi les solvants organiques polaires répondant à cette condition, il y a, par exemple, les alcools tels que le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, le butanol, l'isobutanol et analogues, les cyclohexanols tels que le cyclohexanol, les cyclohexanols substitués par un groupe alkyle et analogues, les glycols tels que l'éthylène-glycol, le propylène-
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- diéthylique),. l'éther monométhylique de diéthylène-glycol, l'éther monoéthylique de diéthylène-glycol, le méthoxybutanol et analogues, les amides tels que le diméthylformamide, le diméthylacétamide et analogues, ainsi- que d'autres composés tels que l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, le dioxanne et analogues . Ces solvants organiques polaires peuvent être utilisés seuls ou en combinaison et ils sont utilisés en une quantité de 5 à 100 parties\ en poids, de préférence, de 10 à 50 parties en poids par partie en poids de 5-nitrotétrahydroanthraquinone.
Les catalyseurs d'hydrogénation de la présente invention sont ceux généralement utilisés pour la réduction catalytique d'un composé nitro en un composé amino et qui contiennent, comme composant efficace, par exemple, du palladium, du platine, du ruthénium, du rhodium, du nickel, du cobalt, du cuivre et/ou des métaux analogues, ou encore un catalyseur de cuivre/chrome. En particulier, un catalyseur d'un métal noble déposé sur un support tel que le carbone, l'alumine, la terre d'infusoires ou analogues, ou encore un catalyseur de nickel de Raney est ap-
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catalyseur (généralement entre environ 0, 002 et 20 parties en poids par 100 parties du composé 5-nitro) varie dans de larges limites suivant le type de catalyseur, son activité, la concentra-
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et analogues . Lorsque la réaction est effectuée en utilisant un catalyseur d'un métal noble déposé sur un support, il est préférable d'utiliser 0, 002 à 0, 5 partie en poids du catalyseur
(calculé sur le métal noble) tandis que, avec un catalyseur d'un métal noble sans utiliser un support tel que le noir palladié,
la quantité se situe, de préférence, entre 0,01 et 5 parties en poids de catalyseur ; avec un catalyseur de nickel, de cobalt, de cuivre ou de cuivre/chrome, la quantité se situe, de préférence, entre 0, 05 et 20 parties en poids (exprimé. en métal) de chacun d'eux par 100 parties de 5-nitrotétrahydroanthraquinone.
La température réactionnelle peut se situer dans un large intervalle compris entre 0 et 160[deg.]C, étant donné que la réaction d'hydrogénation catalytique implique peu ou pas de réactions secondaires exerçant une influence néfaste sur la réaction principale . Toutefois, la température réactionnelle se situe, de préférence, entre 10 et 120[deg.]C afin de faciliter les opérations réactionnelles . La réaction peut être effectuée sous pression atmosphérique normale ou, au besoin, sous une pression élevée pouvant atteindre environ 100 kg/cm2.
Lors de la réaction d'hydrogénation catalytique dans les conditions réactionnelles ci-dessus, on permet l'absorption d'1 à 3 moles, de préférence, de 1,5 à 2, 5 moles d'hydrogène dans 1 mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone.
Comme on l'a déjà indiqué ci-dessus, la quantité théorique d'hydrogène devant être absorbé pour obtenir quantitativement de la 1-aminoanthraquinone, est.de 1 mole par mole
de 5-nitrotétrahydroanthraquinone. Toutefois, si l'absorption d'hydrogène est arrêtée à 1 mole par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone, une légère quantité d'un produit intermédiaire subsiste dans le système réactionnel, de sorte que la 1-aminoanthraquinone est moins pure. En conséquence, pour l'absorption dans le procédé de cette forme de réalisation de la présente invention, on utilise entre 1 et 3 moles d'hydrogène par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone. Toutefois, l'absorption de plus de 3 moles d'hydrogène par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone n'altère pas sensiblement le résultat. La durée requise pour l'absorption d'hydrogène se situe habituellement entre 0,5 et
20 heures.
Au terme de la réaction d'hydrogénation catalytique,
on ajoute une base à la solution réactionnelle en vue de la réaction d'auto-oxydation et de réduction. A cet égard, le catalyseur d'hydrogénation peut être éliminé par filtration avant l'addition
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la base. Bien que, suivant la présente invention, on puisse utiliser toutes les bases habituelles, les bases suivantes sont néanmoins particulièrement préférées : les oxydes, les hydroxydes, les carbonates, les bicarbonates, les phosphates et les acétates des métaux alcalins et alcalino-terreux tels que le potassium, le sodium, le calcium, le baryum, le magnésium et analogues, de même que l'ammoniac et les amines organiques telles que la diéthylamine,� la triéthylamine, la morpholine, la pipéridine, la pipérazine, l'éthanolamine, la triéthanolamine et analogues. Ces bases sont généralement utilisées en une quantité de 0,01 à 10 moles par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone. Afin de supprimer les réactions secondaires et d'effectuer régulièrement la réaction, la quantité de la base se situe, de préfé-
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quinone. Les bases peuvent être utilisées seules ou en combinaison. La base peut être ajoutée telle quelle à la solution réactionnelle ou, si on le désire, on peut l'ajouter après l'avoir dissoute dans Peau, un alcool ou un autre solvant organique polaire .
La réaction d'auto-oxydation et de réduction au moyen d'une base peut être effectuée à une température se situant dans un large intervalle compris entre 0 et 250[deg.]C. Toutefois, du point de vue de l'opération réactionnelle, la température réactionnelle se situe, de préférence, entre une température supérieure à la température ambiante, par exemple, entre environ
20[deg.]C et une température inférieure au point d'ébullition du solvant organique polaire employé. En outre, on effectue généralement la réaction sous pression atmosphérique normale, mais, au besoin, on peut l'effectuer sous une pression élevée allant jusqu'à 100 kg/cm2. La réaction d'auto-oxydation et de réduction se déroule d'une manière relativement rapide dans l'intervalle de températures décrit ci-dessus et elle est généralement achevée au bout de 20 heures.
Toutefois, la réaction peut être achevée au bout de 3 heures dans des conditions réactionnelles davantage préférées.
Lorsque la solution réactionnelle obtenue par l'hydrogénation catalytique de la matière de départ, suivie d'une réaction d'auto-oxydation et de réduction avec une base, contient toujours
le catalyseur d'hydrogénation, ce catalyseur doit être éliminé par filtration. On refroidit ou concentre la solution réactionnelle obtenue telle quelle ou après l'avoir neutralisée avec un acide approprié ou encore, on la dilue avec un produit non solvant pour la 1-aminoanthraquinone afin de séparer la 1-aminoanthraquinone sous forme de cristaux, puis on filtre et sèche pour obtenir la 1-aminoanthraquinone. Lorsque l'hydrogène est absorbé en une quantité supérieure à la quantité théorique au cours de la réaction, une partie de la 1-aminoanthraquinone ainsi obtenue est transformée en un composé de type leuco de la l-aminoanthraquinone. En conséquence, avant la séparation de la 1-aminoanthraquinone,
il est préférable d'injecter de l'air ou de l'oxygène dans la
solution réactionnelle ou d'ajouter, à la solution, un agent
oxydant tel que le peroxyde d'hydrogène à une température se situant entre 0 et 150[deg.]C afin de transformer le composé de type leuco en 1-aminoanthraquinone et obtenir ainsi un produit de haute pureté.
La quantité d'agent oxydant nécessaire pour l'oxydation peut être aisément calculée d'après la quantité d'hydrogène absorbé. Parmi d'autres agents oxydants pouvant être utilisés, il y a l'acide perbenzoique, le peroxyde de tert-butyle, le peroxyde de sodium, le dichromate de potassium et analogues. Lorsqu'on effectue la réaction à une échelle réduite, la réaction d'oxydation se déroule d'une manière satisfaisante en laissant simplement reposer la solution réactionnelle à l'air pendant une certaine période afin d'assurer le conta.et avec l'air au terme de la réaction d'autooxydation et de réduction avec une base. De la sorte, on peut obtenir de la 1-aminoanthraquinone de haute pureté.
Lorsqu'on effectue l'hydrogénation en présence d'une base, c'est-à-dire dans la forme de réalisation (2), on effectue la réaction dans un solvant organique polaire en présence à la fois d'un catalyseur d'hydrogénation et d'une base, tout en chargeant l'hydrogène dans le système réactionnel. Cette réaction ne comporte aucune réaction secondaire concurrente. importante , de sorte qu'il n'est pas nécessaire de limiter la température réactionnelle pour éviter les réactions secondaires . En règle générale, la température réactionnelle peut se situer dans un large intervalle compris entre 0 et 160[deg.]C et, pour faciliter l'opération réactionnelle, elle se situe, de préférence, dans l'intervalle compris entre 10 et 120[deg.]C.
La réaction peut être effectuée sous pression atmosphérique normale mais, au besoin ou si on le désire, elle peut également être effectuée sous une pression élevée pouvant aller jusqu'à
100 kg/cm2.
Le solvant organique polaire, le catalyseur d'hydrogénation et la base que l'on utilise suivant l'invention, de même que leurs quantités sont chaque fois les mêmes que pour la forme de réalisation (1). Dans cette forme de réalisation, on permet,
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moles (de préférence, 1, 1 à 2,2 moles) d'hydrogène, puis on sépare le catalyseur par filtration. Bien que la durée requise pour absorber une quantité prédéterminée d'hydrogène varie suivant les conditions réactionnelles, notamment la température de la réaction, la quantité du catalyseur d'hydrogénation, la concentration de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone et analogues, cette durée se situe généralement dans l'intervalle compris entre 0, 5 et 20 heures et, dans des conditions réactionnelles davantage préférées, elle peut se situer dans l'intervalle compris entre 1 et 6 heures.
Lors de la réaction suivant cette forme de réalisation, quatre atomes d'hydrogène du noyau tétrahydro de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone sont également susceptibles de contribuer à la réduction du groupe nitro. La quantité d'hydrogène nécessaire pour obtenir stoechiométriquement la 1-aminoanthraquinone est de
1 mole par mole de la matière de départ. En effet, comme on le démontrera à l'exemple 19, bien que l'absorption d'environ 1 mole d'hydrogène donne lieu à la formation presque quantitative de 1-aminoanthraquinone, une faible quantité d'un produit intermédiaire, en particulier, la 1-hydroxylaminoanthraquinone, a tendance à toujours subsister dans le système réactionnel dans ces conditions. En conséquence, on peut obtenir plus aisément un produit de haute pureté en permettant, à la matière de départ, d'absorber 1,1 à
2, 2 moles d'hydrogène en vue de réduire une partie ou pratiquement la totalité de cette matière-' en leuco-1-aminoanthraquinone. Dans ce cas, au terme de l'hydrogénation, à la solution réactionnelle, on ajoute de l'air ou de l'oxygène ou encore le même agent oxydant
que dans la forme de réalisation (1), à une température de 0 à 150[deg.]C. On peut séparer le catalyseur par filtration ou on peut le laisser reposer afin de transformer le composé de type leuco en 1-aminoanthraquinone. Toutefois, dans le cas d'une réaction à échelle réduite au cours de laquelle on traite une petite quantité seulement de la solution réactionnelle, la réaction d'oxydation se déroule d'une manière satisfaisante en laissant reposer la solution réactionnelle à l'air au terme de la réaction d'hydrogénation.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, dans le cas d'une absorption de plus de 2 moles d'hydrogène par mole de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone de départ, au cours de la réaction de cette forme de réalisation, il se forme également secondairement des matières réduites excessivement qui ne peuvent être recyclées ou transformées complètement en 1-aminoanthraquinone par oxydation.
Toutefois, un choix approprié de conditions réaction=Iles (notamment le type de solvant, de base et de catalyseur, la température réactionnelle et analogues) permet d'arrêter
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départ. En particulier, lorsqu'on ajoute plus de 0, 5 mole d'un hydroxyde alcalin par mole de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone de départe. on a trouvé que l'hydrogène n'était pas absorbé en une quantité supérieure à 2 moles et qu'il ne se formait pas de sousproduits réduits excessivement à la suite d'une hydrogénation complémentaire de la leuco-1-aminoanthraquinone. C'est là une caractéristique prédominante de la présente invention.
Au terme de la réaction, avec ou sans neutralisation au moyen d'un acide, on soumet la solution réactionnelle dont on a éliminé le catalyseur par filtration, à un refroidissement, une condensation ou une dilution en vue de la cristallisation. On sépare les cristaux obtenus par filtration et on les sèche pour
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Dans la forme de réalisation (3) de la présente invention, on effectue la réaction d'hydrogénation dans un milieu réactionnel aqueux en présence à la fois d'un catalyseur d'hydrogénation et d'une base tout en chargeant de l'hydrogène dans le système réactionnel.
Le milieu réactionnel aqueux peut être de l'eau telle quelle ou une solution mixte d'eau et d'un solvant organique miscible à l'eau. Parmi ces solvants organiques, il y a, par exemple,
des alcools tels que le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'éthylène-
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tels que le dioxanne, le 1,2-diméthoxyéthane, le 1,2-diéthoxyéthane et analogues, ainsi que des éthers -alcools tels que le diéthylèneglycol, le dipropylène-glycol et analogues. Même lorsque ces solvants organiques ne sont pas utilisés en mélange avec de l'eau
<EMI ID=36.1> de la forme de réalisation (3) de la présente invention peut être pleinement atteint. Lorsqu'on l'utilise, on peut mélanger le solvant organique avec de l'eau en une quantité allant jusqu'à
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La quantité pondérale du milieu réactionnel aqueux est généralement 5 à 100 fois, de préférence, 10 à 50 fois supérieure à celle de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone de départ. Avec une quantité pondérale inférieure à. 5 fois, la réaction se déroule parfois incomplètement, étant donné qu'il est difficile d'agiter d'une manière satisfaisante la 5-nitrotétrahydroanthraquinone en suspension par suite de la faible quantité du milieu réactionnel.
Le catalyseur; d'hydrogénation utilisé dans ce cas,
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réalisation (l). La base utilisée dans ce cas est également la même que- dans la forme de réalisation (1) , tandis que la quantité de la base utilisée dans la présente forme de réalisation est généralement supérieure à 1 mole, de préférence, de 1 à 20 moles par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone.
L'hydrogénation de la forme de réalisation (3) de la présente invention peut être effectuée sous pression atmosphérique normale ou sous pression élevée. En d'autres termes,
la présente forme de réalisation peut être mise en oeuvre par
un procédé sous pression atmosphérique dans lequel on place
la 5-nitrotétrahydroanthraquinone, le milieu réactionnel aqueux, la base et le catalyseur dans un réacteur muni d'un agitateur et .d'une admission d'hydrogène pour la réaction d'hydrogénation, réacteur dans lequel on charge de l'hydrogène tout en agitant le mélange réactionnel à une température prédéterminée. La présente forme de-réalisation peut également être mise en oeuvre par un procédé sous pression élevée dans lequel les matières
de départ précitées sont placées dans un autoclave dans lequel on charge de l'hydrogène sous pression avec agitation. On peut charger l'hydrogène dans l'autoclave sous une pression comprise entre 0, 5 et 100 kg/cm2 et l'on peut effectuer la réaction sous une pression allant jusqu'à 100 kg/cm2.
La température réactionnelle peut se situer dans un
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génation suivant la présente forme de réalisation, il y a peu ou virtuellement pas de réactions secondaires. Afin de faciliter
la réaction, la température se situe, de préférence, entre 10
et 120[deg.]C.
Afin de faciliter la réaction de la présente forme de réalisation, on peut utiliser un agent tensio-actif n'exerçant aucune influence néfaste sur la réaction d'hydrogénation. Par exemple, à cet effet, on utilise efficacement un agent tensio-actif non ionique tel qu'un éther alkylique de polyoxyéthylène, un éther alkylarylique de polyoxyéthylène, un ester alkylique de polyoxyéthylène ou un ester monoalkylique de polyoxyéthylène-sorbitanne, ou encore un agent anionique actif du type des sulfonates d'alkylaryle et la quantité de cet agent tensio-actif se situe généralement entre 0, 001 et 1 partie en poids, de préférence, entre 0, 005 et 0, 5 partie en poids par partie en poids de 5-nitrotétrahydro-
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réactionnel exerce une influence favorable sur ce dernier, c'està-dire que les propriétés physiques à l'interface existant entre le milieu réactionnel et la matière en suspension changent de telle sorte que la réaction se déroule aisément même à une haute concentration en� bouillie, tandis que l'agitation du mélange réactionnel est facilitée et que la vitesse réactionnelle est accrue à un certain degré.
La réaction d'hydrogénation de la présente forme de réalisation est effectuée dans les conditions réactionnelles précitées, donnant ainsi lieu à l'absorption de 1, 1 à 2, 2 moles d'hydrogène dans 1 mois de 5-nitrotétrahydroanthraquinone.
Au terme de l'hydrogénation, on soumet la solution obtenue à une oxydation. L'agent oxydant utilisé dans ce cas,
sa quantité et la température d'oxydation sont les mêmes que pour la forme de réalisation (1).
Au terme de la réaction de la présente forme de réalisation, on met la 1-aminoanthraquinone en suspension dans le milieu réactionnel conjointement avec le catalyseur. En conséquence, on peut séparer la 1-aminoanthraquinone et le catalyseur du milieu réactionnel par filtration. Au gâteau obtenu, on ajoute un solvant capable de dissoudre la 1-aminoanthraquinone seule afin de séparer le catalyseur et obtenir une solution de 1-aminoanthraquinone.
Parmi les solvants appropriés à cet effet, il y a, par exemple, un glycol aliphatique tel que l'éthylène-glycol, le propylène-glycol, le diéthylène-glycol ou analogues, un alcool alicy clique tel que le cyclohexanol, le méthylcyclohexanol ou analogues, un amide d'acide carboxylique tel que le N, N-diméthylformamide, le N,N-diméthylacétamide, la N-méthyl-2-pyrrolidone ou analogues, un éther tel que le dioxanne, le tétrahydrofuranne , le méthoxybenzène: ou analogues, un alkylbenzène tel que le toluène, le xylène ou analogues, un benzène halogéné tel que le chlorobenzène, le dichlorobenzène ou analogues, un éther-alcool tel que
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sulfurique. On refroidit la solution du produit réactionnel dont on a éliminé le catalyseur, ou on la dilue avec un produit non solvant pour la 1-aminoanthraquinone, par exemple, l'eau, ou encore on la soumet à une concentration afin d'obtenir efficacement la 1-aminoanthraquinone.
Lorsqu'on effectue la réaction d'hydrogénation de la présente forme -de réalisation en utilisant, comme base, un hydroxyde d'un métal alcalin ou d'un métal alcaline-terreux, notamment l'hydroxyde de sodium ou l'hydroxyde de potassium, en une quantité de 2/n moles (n indiquant la valence du métal de la base) par mole de 5-nitrotétrahydroanthraquinone, on obtient le produit sous forme d'un sel de métal alcalin ou d'un sel de métal alcalinoterreux du composé de type hydroquinone de la 1-aminoanthra-
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que le catalyseur peut être séparé par filtration sans utiliser le solvant organique précité. Dans ce cas, on peut obtenir efficacement de la 1-aminoanthraquinone de haute pureté en oxydant la solution exempte de catalyseur au moyen d'air ou d'un agent oxydant tel que le peroxyde d'hydrogène, à une tem-
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anthraquinone ainsi obtenue ne contient pratiquement pas de produits secondaires et, par conséquent, elle peut être utilisée telle quelle comme produit intermédiaire pour un colorant ou un pigment.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, la présente invention fournit un nouveau procédé de préparation de 1-aminoanthraquinone à partir de 5-nitrotétrahydroanthraquinone par hydrogénation catalytique, ainsi que par une réaction d'auto-oxydation et de réduction avec une base dans un solvant organique polaire ou dans un milieu aqueux.
Dans ce procédé, il est évident que la réaction d'autooxydation et de réduction de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone
au moyen d'une base joue un rôle important dans la préparation de la 1-aminoanthraquinone.
Un avantage prédominant de la présente invention réside dans le fait que, comparativement à des procédés connus pour la préparation de 1-aminoanthraquinone dans lesquels on soumet tout d'abord l'anthraquinone à une nitration, puis à une réduction, tandis que l'on oxyde ensuite la 5-nitrotétrahydroanthraquinone pour former la 1-nitroanthraquinone en procédant ensuite à une réduction pour .obtenir la 1-aminoanthraquinone, le procédé de la présente invention comporte un petit nombre d'étapes simples et assure la formation de 1-aminoanthraquinone plus pure avec un
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obtenue peut être utilisée avec ou sans purification comme produit intermédiaire pour les colorants .
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que les atomes d'hydrogène du composé 5-nitro de départ sont efficacement utilisés pour la réduction du groupe nitro, étant donné que le procédé de la présente invention est principalement basé sur la réaction d'auto-oxydation et de réduction. En outre,
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présente invention en commençant par la condensation de 5-nitro1, 4-naphtoquinone et de 1,3-butadiène suivant Diels-Alder peuvent être effectuées dans le même solvant. Dès lors, la présente invention présente un très grand avantage industriel comparativement aux. procédés connus -pour la préparation de 1-aminoanthraquinone .
La présente invention sera illustrée plus particulièrement, sans aucun caractère limitatif, dans les exemples suivants dans lesquels, sauf indication contraire, toutes les parties sont
des parties en poids.
Exemple 1
On ajoute 2,6 g d'un catalyseur de charbon palladié
à 5% à un mélange de 260 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et
de 24.000 g d'éthanol, mélange dans lequel on injecte de l'hydrogène en vue de son absorption dans le composé 5-nitro en une quantité de 2 moles par mole de ce composé à la température normale (ambiante) -et- sous pression atmosphérique normale. La solution qui est tout d'abord de couleur jaune pâle prend une couleur brun rougeâtre au fur et à mesure du déroulement de la réaction et une petite quantité d'un précipité apparaît dans la solution. Lorsqu'on poursuit l'hydrogénation, la solution
devient presque transparente et prend une couleur brun rougeâtre foncé au terme de la réaction. On remplace l'hydrogène contenu dans le réacteur par de l'azote auquel on ajoute 400 g d'une solution d'hydroxyde de sodium à 20%, la couleur de la solution obtenue devenant brun jaunâtre foncé immédiatement après l'addition de l'alcali, addition au cours de laquelle une petite quantité de cristaux brillants précipitent. La réaction est achevée immédiatement, la couleur brun jaunâtre foncé étant celle de la leuco-1aminoanthraquinone que l'on obtient par hydrogénation catalytique de 1-aminoanthraquinone ou par absorption d'une mole d'hydrogène dans une mole de 1-aminoanthraquinone dans les mêmes conditions réactionnelles ; ensuite, on charge de l'air dans la solution en vue de l'oxydation. Lors de la détermination, on constate qu'il y a eu
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En conséquence, la solution réactionnelle devient orange rougeâtre avec la formation d'un précipité de couleur orange rougeâtre.
<EMI ID=47.1> le gâteau avec de l'acétone en vue de séparer le catalyseur. On sèche le filtrat formé pour obtenir 220 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 98%.
On répète le procédé ci-dessus avec cette exception que l'on sépare le catalyseur par filtration avant l'addition d'hydroxyde de sodium. On sèche le filtrat formé pour obtenir une substance solide que l'on soumet ensuite à des analyses au moyen du spectre d'absorption des rayons infrarouges, du spectre de résonance magnétique nucléaire en utilisant du CDC13 comme solvant, ainsi que du spectre de masse ; ces analyses révèlent
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anthraquinone .
Les résultats analytiques sont les suivants :
Spectre d'absorption des rayons infrarouges : 3400, 3300, 1670,
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Valeur du spectre de résonance magnétique nucléaire : 7,7, 6,7, 4,3, 3,5 et 2,1-2,7 parties par million.
Spectre de masse , m/e : 257, 243, 227 et 225.
Exemple 2
On ajoute 0, 13 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% à un mélange de 13 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de 1.200 g d'éthanol puis, dans le mélange obtenu, on charge de l'hydrogène en vue de l'absorption en une quantité de 3 moles par mole du composé 5-nitro à la température ambiante et sous pression atmosphérique. La solution est tout d'abord de couleur jaune pâle, puis elle vire progressivement au brun jaunâtre et enfin, à nouveau au jaune pâle. Ensuite, après avoir remplacé l'hydrogène contenu dans le réacteur par de l'azote, on ajoute
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réactionnelle dont la couleur vire immédiatement au brun rougeâtre foncé en passant par le pourpre rougeâtre foncé et l'on observe
la précipitation d'une petite quantité de cristaux brillants. La réaction s'achève rapidement et l'on charge de l'air dans la solution réactionnelle en vue de l'oxydation. Lors de la détermination, on constate qu'il y a eu une absorption d'une mole d'oxygène par mole du composé 5-nitro. Par suite de l'oxydation, la solution réactionnelle vire à l'orange rougeâtre avec précipitation de cristaux de couleur orange rougeâtre. On soumet la solution obtenue à une filtration, puis on extrait le gâteau obtenu avec de l'acétone en vue de séparer le catalyseur. On sèche le filtrat
<EMI ID=51.1>
de 95%.
On répète le procédé ci-dessus avec cette exception qu'avant l'addition de l'hydroxyde de sodium à la solution réactionnelle, on élimine le catalyseur par filtration et on sèche le filtrat formé pour obtenir une substance solide. On soumet la substance ainsi obtenue aux analyses par le spectre d'absorption des rayons infrarouges et le spectre de masse ; ces analyses révèlent que cette substance est la 5-amino-1, 4, 4a, 9a-tétrahydroanthraquinone . Les résultats analytiques sont l�s suivants :
Spectre d'absorption des rayons infrarouges : 3420, 3300, 1690,
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Exemple 3
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Après avoir laissé refroidir, on ajoute 0, 06 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% à la solution dans laquelle on charge de l'hydrogène tout en agitant à la température ambiante et sous pression normale en vue de l'absorption d'hydrogène en une quantité de 2 moles par mole de la matière 5-nitro de départ, Ensuite, on sépare le catalyseur par filtration. Au filtrat obtenu, on ajoute 6 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20% que l'on agite à 60[deg.]C pendant 1, 5 heure en vue de la réaction. Au terme de la réaction, on ajoute de l'acide chlorhydrique à la solution réactionnelle en vue de la neutralisation, puis on élimine le méthyl-cellosolve par distillation sous une pression réduite de 0, 2 kg/cm2 en vue de concentrer la solution. On laisse refroidir la solution ainsi concentrée et l'on obtient des cristaux de 1-aminoanthraquinone.
Après séparation par filtration, on lave les cristaux avec de l'eau et on les sèche pour obtenir 5,6 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 98, 5%.
On répète le procédé ci-dessus, avec cette exception que l'on ajoute de l'hydroxyde de sodium à la solution en vue de la réaction-après l'hydrogénation, puis on sépare le catalyseur par filtration. On obtient des résultats analogues.
Exemple 4
On introduit, dans un autoclave, 122 g de 5-nitro-1,4naphtoquinone contenant 10% du composé 6-nitro, 1.000 g d'éthanol
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<EMI ID=56.1>
refroidir la solution réactionnelle obtenue pour précipiter des cristaux que l'on sépare ensuite par filtration et que l'on sèche pour obtenir 114 g du produit de condensation de 5-nitro-l,4,4a,9atétrahydroanthraquinone. On charge le produit ainsi obtenu dans <EMI ID=57.1> de charbon palladié à 5%, puis on y charge de l'hydrogène en vue de l'hydrogénation à la température ambiante et sous pression normale afin d'absorber l'hydrogène en une quantité de 2 moles par mole du composé 0 brut. Ensuite, on élimine le catalyseur par filtration et l'on ajoute 24 g de pipéridine au filtrat obtenu. On chauffe la solution formée à 110[deg.]C et l'on injecte de
<EMI ID=58.1>
pendant 2 heures . Ensuite, on soumet la solution réactionnelle
à une distillation pour éliminer le solvant jusqu'à ce que des cristaux commencent à précipiter. On laisse refroidir la solution obtenue, puis on en sépare les cristaux et on sèche pour obtenir
90 g de 1-aminoanthraquinone contenant 1% de 2-aminoanthraquinone .
Exemple 5
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à un mélange de 12,8 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de
170 g de dipropylène -glycol dans un autoclave. On injecte de l'hydrogène jusqu'à une pression de 25 kg/cm2 tout en agitant le mélange à 120[deg.]C en vue de l'hydrogénation du composé nitro, donnant ainsi lieu à l'absorption de 2 moles d'hydrogène par mole du composé nitro de départ. On soumet la solution réactionnelle obtenue à une filtration à 120-130[deg.]C en vue d'en séparer le catalyseur. Au filtrat obtenu, on ajoute 10 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20% tout en agitant à 130[deg.]C pendant une heure, puis on le dilue avec 350 g d'eau pour obtenir des cristaux.
Par filtration, on sépare les cristaux ainsi formés , on les lave avec de l'eau et on les sèche pour obtenir 9,8 g de 1-aminoanthra-, quinone d'une pureté de 96,5%.
On répète le procédé ci-dessus, avec cette exception qu'au terme de l'hydrogénation, on ajoute de l'hydroxyde de sodium à la solution en vue de la réaction, puis on élimine le catalyseur par filtration à chaud et ensuite, on dilue avec de l'eau. On obtient des résultats semblables.
Exemple 6
Dans un autoclave, on charge 122 g de 5-nitro-l,4naphtoquinone contenant 10% du composé 6-nitro, 2.800 g de méthyl-cellosolve et 48 g de 1,3-butadiène, puis on fait réagir
à 90[deg.]C pendant 2 heures. On laisse reposer la solution réac- tionnelle en vue de la refroidir, puis on y ajoute 1, 2 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5%. Ensuite, on répète le procédé de -l'exemple 4 pour obtenir 104 g de 1-aminoanthraquinone contenant 7% de 2-aminoanthraquinone .
Exemple 7
On ajoute 0, 07 g d'un catalyseur de charbon palladié
à 5% à un mélange de 7, 7 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et
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on charge ensuite de l'hydrogène sous pression normale afin de l'absorber en une quantité de 2 moles par mole du composé 5-nitro de départ. Après avoir séparé le catalyseur par filtration, on ajoute 4 g de carbonate de sodium cristallin à la solution réactionnelle tout en agitant à une température de 100 [deg.]C pendant une heure. Ensuite, on.ajoute de l'acide chlorhydrique à la solution réactionnelle en vue de la neutraliser puis, par distillation, on sépare le butanol de la solution jusqu'à ce que des cristaux commencent à précipiter. Après avoir laissé refroidir, on filtre la solution réactionnelle et on lave les cristaux avec de l'eau, puis on sèche pour obtenir 6 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 97,2%.
<EMI ID=61.1>
du phosphate de sodium au lieu de carbonate de sodium, on obtient des résultats semblables.
Exemple.8
On ajoute 1, 4 g d'un catalyseur de charbon palladié à un mélange de 154 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de
3..000 g- de. méthyl-cellosolve-, -mélange dans lequel on charge
de l'hydrogène à la température ambiante et sous pression normale en vue de l'hydrogénation. Après absorption de l'hydrogène en une quantité de 2 moles par mole du composé 5-nitro, on sépare le catalyseur par filtration. Au filtrat, on ajoute 60 g de triéthylamine, puis on agite à 100 [deg.]C pendant 3 heures et on charge
<EMI ID=62.1>
méthyl-cellosolve par distillation jusqu'à ce que des cristaux commencent à précipiter. On laisse refroidir la solution et on
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
pureté de 98%.
Exemple 9
<EMI ID=65.1>
et de 170 g de cyclohexanol, on ajoute 0, 3 g d'un catalyseur de nickel de Raney: Ensuite, on charge de l'hydrogène dans le mélange tout en agitant à 100[deg.]C en vue de l'hydrogénation. Après absorption de l'hydrogène en une quantité de 2 moles par mole du composé nitro, on sépare le catalyseur par filtration. Au filtrat
<EMI ID=66.1>
<EMI ID=67.1>
on refroidit la solution réactionnelle à 10[deg.]C pour précipiter des cristaux que l'on sépare par filtration, qu'on lave avec de l'eau et que l'on sèche pour obtenir 9,2 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 98%.
Exemple 10
A un mélange de 260 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de 10.000 g de méthyl-cellosolve, on ajoute 2,6 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% et 300 g d'une solution aqueuse à 20% d'hydroxyde de sodium, puis on agite à la température ambiante pendant une heure. La solution est de couleur verte, c'est-à-dire la couleur inhérente à la 1-hydroxylaminoanthraquinone. On prélève un échantillon de la solution réactionnelle et on le soumet
à une chromatographie en couche mince qui révèle que pratiquement tout le composé 5-nitro de départ est transformé en 1-hydroxylaminoanthraquinone. Ensuite, on charge de l'hydrogène dans la solution réactionnelle en vue de l'hydrogénation et on observe l'absorption de 2 moles d'hydrogène dans 1 mole du composé 5-nitro. On remplace l'hydrogène contenu dans le réacteur par de l'azote,
puis on introduit de l'air dans la solution réactionnelle en vue de l'oxydation. Lors de la détermination, on constate que l'oxygène est absorbé en une quantité de 0, 5 mole par mole du composé 5-nitro . La solution réactionnelle vire à l'orange rougeâtre
avec formation d'un précipité de couleur orange rougeâtre. On sépare ce précipité par filtration, on le lave avec de l'eau et on
le sèche pour obtenir 220 g de 1-aminoanthraquinone ayant une
<EMI ID=68.1>
Exemple 11
On ajoute 2, 6 g d'un catalyseur de charbon palladié et 300 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20% à un mélange de 260 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de
10.100 g de méthyl-cellosolve. La solution obtenue est de couleur verte. - Immédiatement après l'addition de la solution d'hydroxyde de sodium, on y charge de l'hydrogène en vue de l'absorption de ce dernier en une quantité de 2 moles par mole du composé 5-nitro . La solution réactionnelle est de couleur orange rougeâtre lorsque l'hydrogène est absorbé en une proportion d'une mole avec précipitation d'une importante quantité de cristaux en aiguilles mais, lorsque l'hydrogène est absorbé
en une proportion de 2 moles, la solution se transforme en une suspension brun fonéé dont la couleur est presque la même que celle obtenue par l'absorption d'une mole d'hydrogène dans de
la 1-aminoanthraquinone dans les mêmes conditions réactionnelles. Ensuite, on répète le procédé de l'exemple 10 pour obtenir des résultats semblables à ceux de cet exemple.
Exemple 12
Dans un autoclave, on introduit 6, 1 g de 5-nitronaphtoquinone, 140 g de méthyl-cellosolve et 2,4 g de 1,3-butadiène,
<EMI ID=69.1>
Après avoir laissé refroidir la solution réactionnelle, on y ajoute 0,06 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% et 6 g d'une solution aqueuse à 20% d'hydroxyde de sodium, puis on charge de l'hydrogène dans cette solution à la température ambiante et sous
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dans la 5-nitronaphtoquinone en une quantité de 2 moles par mole du composé nitro. Ensuite, on élimine le catalyseur par filtration et, au filtrat obtenu, on ajoute de l'acide chlorhydrique en vue
de la neutralisation. De la solution ainsi neutralisée, on élimine le méthyl-cellosolve par distillation en vue de la concentration, puis on laisse refroidir pour précipiter des cristaux. On sépare les cristaux par filtration, on les lave avec de l'eau et on les sèche pour obtenir 5,8 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 98,7%.
Exemple 13
Dans un autoclave, on dépose 122 g de 5-nitronaphto-
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48 g de 1. 3.-butadiène , puis on fait réagir à 80 [deg.] C pendant 2, 5 heures. Après avoir laissé refroidir la solution pour précipiter
des cristaux, on sépare ces derniers par filtration, on les lave
avec de l'eau et on les sèche pour obtenir 114g de 5-nitro-l,4,4a,9atétrahydroanthraquinone. On introduit le composé nitro ainsi obtenu dans 2.800 g de méthyl-cellosolve, puis on ajoute 1, 2 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% et 120 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20% ; ensuite, on y charge de l'hydrogène en vue de l'hydrogénation, tout en agitant à la température ambiante et sous pression normale, afin d'absorber cet hydrogène en une quantité de 2 moles par mole du composé
5-nitro brut. Ensuite, on sépare le catalyseur par filtration
et on injecte de l'air dans le filtrat obtenu en vue de l'oxydation
à la température ambiante pendant 3 heures . Ensuite, par distillation, on sépare le méthyl-cellosolve de la solution réactionnelle jusqu'à ce que des cristaux précipitent, puis on laisse refroidir. Par filtration, on sépare les cristaux ainsi précipités, on les lave avec de l'eau et on les sèche pour obtenir 92 g de 1-aminoanthraquinone contenant 1% de 2-aminoanthraquinone .
Exemple 14
<EMI ID=72.1>
quinone contenant 10% du composé 6-nitrc, 2.800 g de méthylcellosolve et 48 g de 1, 3-butadiène, puis on fait réagir à 90[deg.]C pendant 2 heures. Après avoir laissé refroidir, à la solution réactionnelle, on ajoute 1,2 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% et 120 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20%. Ensuite, on répète le procédé de l'exemple 13 et l'on obtient
108 g de 1-aminoanthraquinone contenant 7% de 2-aminoanthraquinone .
Exemple 15
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à 5% et 8 g de carbonate de sodium cristallin à un mélange de 7,7 g
<EMI ID=74.1>
chauffe le mélange obtenu à 70[deg.]C et on charge de l'hydrogène en vue de l'hydrogénation sous pression normale afin d'absorber
de l'hydrogène dans le composé 5-nitro de départ en une quantité de 2 moles par mole de ce composé . On chauffe la solution obtenue à 100[deg.]C et on la soumet à une filtration à chaud en vue d'en séparer le catalyseur puis, par distillation, on sépare le butanol pour condenser la solution. On laisse refroidir la solution condensée pour précipiter des cristaux que l'on sépare ensuite par filtration,
<EMI ID=75.1>
1-aminoanthraquinone d'une pureté de 98,5%.
Lorsqu'on répète le procédé ci-dessus en utilisant
11 g de phosphate de sodium tertiaire au lieu de carbonate de sodium, on obtient des résultats semblables.
Exemple 16
On ajoute 0,1 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5% et 10 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20%
à un mélange de 12,8 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de
170 g de dipropylène -glycol dans un autoclave dans lequel on charge de l'hydrogène pour l'hydrogénation du composé 5-nitro à 120[deg.]C avec agitation jusqu'à ce que la pression atteigne 25 kg/cm2. L'hydrogène est absorbé dans le composé 5-nitro de départ en une quantité de 2 moles par mole du composé 5-nitro. Au terme de l'hydrogénation, on soumet la solution obtenue à une filtration à
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obtenu, on ajoute 350 g d'eau en vue de le diluer et l'on obtient des cristaux que l'on sépare par filtration, qu'on lave avec de l'eau et que l'on sèche pour obtenir 9,7 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 96,7% .
Exemple 17
On ajoute 1, 4 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5%
<EMI ID=77.1>
anthraquinone et de 3.000 g de méthyl-cellosolve, mélange dans lequel on. charge de l'hydrogène à la température ambiante et sous pression normale afin d'absorber l'hydrogène dans le composé 5-nitro de départ en une quantité de 2 moles par mole de ce composé . Au terme de l'hydrogénation, on sépare le catalyseur par filtration et on charge de l'air dans le filtrat obtenu à la température nor- <EMI ID=78.1> . �.�"
Lorsqu'on répète ce procédé en utilisant 60 g de
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On ajoute 3 g d'un catalyseur de nickel de Raney et
<EMI ID=82.1>
<EMI ID=83.1> composé 5-nitro de départ en une quantité de 2 moles par mole de ce composé. Au terme de l'hydrogénation, on sépare le catalyseur par filtration et, dans le filtrat obtenu, on fait passer
<EMI ID=84.1>
<EMI ID=85.1>
ensuite par filtration, qu'on lave avec de l'eau et que l'on sèche pour obtenir 92 g de 1-aminoanthraquinone d'une pureté de 98,2%.
Exemple 19
On ajoute 0,026 g d'un catalyseur de charbon palladié
<EMI ID=86.1>
à un mélange de 2, 6 g de 5-nitrotétrahydroanthraquinone et de
101 g de méthyl-cellosolve, mélange dans lequel on charge de l'hydrogène en vue d'absorber ce dernier à la température ambiante et sous pression normale dans le composé 5-nitro en une quantité de 1,1 mole par mole de ce composé. On observe la précipitation d'une faible quantité de cristaux brun rougeâtre.
On soumet la solution réactionnelle à une filtration, puis on la lave avec du méthyl-cellosolve. On combine le filtrat et les produits de lavage ensemble, puis on les neutralise avec de l'acide sulfurique dilué. Ensuite, on concentre la solution obtenue sous pression réduite et l'on obtient des cristaux que l'on sépare par filtration, qu'on lave avec du méthanol, puis avec de l'eau, et que l'on sèche pour obtenir 2,5 g de l.aminoanthraquinone . La pureté est de 97,8% et le rendement est de
93,3%.
Exemple 20
Dans un réacteur en verre du type à agitation électromagnétique ayant un volume intérieur de 200 ml, on introduit
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(0, 013 mole) d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 1%
et 0,052 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5%. Ensuite,
on remplace l'atmosphère régnant dans le réacteur par de l'hydrogène; puis on procède à une hydrogénation tout en agitant à la température ambiante. Après absorption de 0,015 mole d'hydrogène, on remplace l'hydrogène contenu dans le système par de l'azote, puis par de l'air en vue d'oxyder le composé excessivement réduit obtenu, tout en agitant pendant 30 minutes. On sépare le produit réactionnel obtenu conjointement:, avec le catalyseur
par filtration et on le dissout dans du N, N-diméthylformamide
en vue de séparer le catalyseur par filtration. Au filtrat obtenu,
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1-aminoanthraquinone (avec un rendement de 93, 1%). La pureté de la 1-aminoanthraquinone est de 98%.
Exemple 21
On répète le procédé de l'exemple 20 en utilisant de l'acide sulfurique au lieu de N, N-diméthylformamide en vue de séparer le catalyseur. On obtient des résultats semblables.
Exemple 22
On dépose de la 5-nitrotétrahydroanthraquinone, une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et un catalyseur de charbcn palladié dans les mêmes quantités qu'à l'exemple 20, dans un réacteur cylindrique en verre ayant un volume intérieur de 500 ml et muni d'un thermomètre, d'un agitateur, d'une admission d'hydrogène et d'un réfrigérant à reflux, réacteur dans lequel on charge de l'hydrogène à un débit de 1 litre /minute en vue de l'hydrogénation, tout en agitant le mélange réactionnel à la température ambiante, pendant 6 heures. Ensuite, en vue de l'oxydation, on charge de l'air dans le système réactionnel à un débit de 1 litre/ minute pendant'30 minutes. Par filtration, on sépare le produit réactionnel obtenu contenant le catalyseur, puis on le dissout dans
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méthylique) en vue d'en séparer le catalyseur. On condense le filtrat formé pour obtenir 2,1 g de 1-aminoanthraquinone (avec un rendement de 93,1%). La pureté de la 1-aminoanthraquinone est de 98%.
Exemple 23
On dépose 2,6 g (0,01 mole) de 5-nitrotétrahydroanthraquinone, 52 g (0, 032 mole) d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 2,5% et 0,07 g d'un catalyseur de nickel de Raney dans un* autoclave du type à agitation électromagnétique d'un volume intérieur de 160 ml, puis on procède à une hydrogénation tout en agitant à la température ambiante sous une pression de 3 à 6 kg/cm2 manométriques . La réaction d'hydrogénation se déroule régulièrement. Six heures après le début de la réaction, on observe l'absorption de 0,02 mole d'hydrogène, puis l'absorption est arrêtée. Ensuite, on remplace l'hydrogène contenu dans le système réactionnel par de l'azote et on filtre la solution réactionnelle obtenue dans un courant d'azote en vue d'en séparer le catalyseur.
En vue de l'oxydation, on fait passer de l'air dans le filtrat formé et l'on obtient 2, 1 g de 1-aminoanthraquinone <EMI ID=90.1>
Exemple 24
On dépose 25,7 g (0, 1 mole) de 5-nitrotétrahydroanthraquinone brute obtenue en condensant, dans de l'éthanol,
du 1,3-butadiène et de la 5-nitronaphtoquinone contenant 10%
de 6-nitronaphtoquinone, dans un réacteur d'un volume intérieur de 2 litres avec 514 g (0, 13 mole) d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 1% et 0,52 g d'un catalyseur de charbon palladié à 5%, puis on procède à une hydrogénation avec de l'hydrogène
à la température ambiante et sous pression normale tout en agitant. La réaction d'hydrogénation est arrêtée après l'absorption de
0,2 mole'd'hydrogène. Dans la solution réactionnelle formée, on charge de l'air en vue d'oxyder le composé-excessivement'réduit formé. Par filtration, on sépare le produit réactionnel obtenu conjointement avec le catalyseur. On mélange le produit ainsi séparé avec du N, N-diméthylformamide en vue de dissoudre le produit seul, puis on sépare le catalyseur par filtration� On dilue le filtrat obtenu avec de l'eau en vue de la précipitation et l'on obtient 21 g de 1-aminoanthraquinone contenant 2% de 2-aminoanthraquinone (avec un rendement de 94,2%).
Exemple 25
On répète le procédé de l'exemple 20, avec cette exception qu'au lieu de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 1%, on utilise 52 g d'une solution aqueuse contenant 0, 87 g (0,01 mole) de morpholine. Par filtration, on sépare le produit réactionnel formé de la solution réactionnelle conjointement avec le catalyseur. Ensuite, on dissout le produit dans du N, N-diméthylformamide en vue de séparer le catalyseur par filtration, puis on ajoute de l'eau pour le diluer, précipitant ainsi des cristaux. Par filtration,
on sépare les cristaux ainsi précipités, on les lave avec de l'eau et on les sèche pour obtenir 2, 1 g de 1-aminoanthraquinone (avec un rendement de 93, 1%). La pureté est de 97%.
Exemple 26
On répète le procédé de l'exemple 25, avec cette exception que les 52 g de la solution aqueuse contiennent 1, 49 g
(0,01 mole) de triéthanolamine au lieu de la morpholine . On obtient des résultats semblables.
Exemple 27
On répète le procédé de l'exemple 25, avec cette exception que les 52 g de la solution aqueuse contiennent 0, 86 g
(0,01 mole) de pipérazine au lieu de la morpholine . On obtient des résultats semblables.
Exemple 28
On répète la réaction d'hydrogénation de l'exemple 20, avec cette exception que l'on utilise la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 1% en une quantité de 120 g (0,03 mole). La réaction est achevée 3 heures après son début et l'on observe l'absorption de 0,02 mole d'hydrogène. Dans cet exemple, le produit obtenu
est complètement dissous dans la solution. On sépare le catalyseur par filtration dans un courant d'azote. Ensuite, on fait passer de l'air dans le filtrat obtenu en vue de l'oxydation et l'on obtient 2, 16 g de 1-aminoanthraquinone (avec un rendement de 95,7%).
<EMI ID=91.1>
Exemple 29
<EMI ID=92.1>
d'une solution aqueuse contenant 0, 024 mole d'hydroxyde de baryum au lieu de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 1%. On obtient des résultats semblables .
Exemple 30
On répète la réaction d'hydrogénation de l'exemple 28 avec cette exception que l'on ajoute également, au réacteur, 0,5 g d'un éther nonylphénylique de polyoxyéthylène ("Emulgen 905", fabriqué par "Kao-Atlas Co., Ltd"). La réaction est achevée
2 heures après son début ; au cours de ceïte période, on observe l'absorption de 0,02 mole d'hydrogène et le produit obtenu est complètement dissous dans la solution. On sépare le catalyseur par filtration dans un courant d'azote. Ensuite, on fait passer de l'air dans le filtrat obtenu en vue de l'oxydation et l'on obtient
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation de 1-aminoanthraquinone, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à :
(1) soumettre la 5-nitro-l,4,4a,9a-tétrahydroanthraquinone.4 une hydrogénation catalytique dans un solvant organique polaire en présence d'un catalyseur d'hydrogénation et ajouter une base au système réactionnel pendant ou après la réaction d'hydrogénation, ou
(2) soumettre la 5-nitro-l,4,4a,9a-tétrahydroanthraquinone à une hydrogénation catalytique dans un milieu réactionnel aqueux en présence d'un catalyseur d'hydrogénation et d'une base, puis oxyder le produit réactionnel obtenu avec de l'air ou un agent oxydant.
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1>
The present invention relates to a novel process for the preparation of 1-aminoanthraquinone using, as
<EMI ID = 3.1>
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
Important for pigments, dyes for tanks and anthraquinone disperse dyes so far, it has been synthesized via anthraquinone-1-sulfonic acid obtained by sulfonation of anthraquinone. However, this process of the prior art is difficult to carry out, since it requires the use of a mercury catalyst during the sulfonation step, which poses many problems with regard to the working environment and environmental pollution. As an alternative to the above process, different processes for the preparation of 1-aminoanthraquinone have been investigated, and among these processes it has been presumed that the most effective is a preparation process in which nitration and reduction reactions are used. anthraquinone. However, this process in which we use
to nitration and reduction of anthraquinone, involves the use of large quantities of sulfuric acid and nitric acid, which poses problems with regard to the handling of acids and the treatment of waste liquor formed. In addition, the 1-aminoanthraquinone obtained by this process contains a large amount of by-products, in particular diamine compounds and the 2-amino compound, the 1-aminoanthraquinone having essentially to be purified by complicated operations in order to
<EMI ID = 6.1>
Therefore, this process has not been successful from an industrial point of view.
Several processes for the preparation of 1-nitroanthraquinone have also been proposed, processes in which 5-nitro-1,4-naphthoquinone (hereinafter referred to simply as "5-nitronaphthoquinone") is condensed with 1,3-butadiene to obtain 5-nitrotetrahydroanthraquinone, this condensation being followed by oxidation to obtain 1-nitroanthraquinone. For example, following N. NOT . Woroshtzov et al. ("Khim. Nauka i Prom", 5, 474 - 475, 1960), 1-nitroanthraquinone can be obtained by condensing 5-nitronaphthoquinone and 1, 3-butadiene in ethanol and oxidizing the product of condensation obtained with air in an alkaline alcoholic solution.
Furthermore, in French Patent n [deg.] 1.486.803 ("Institut Premyslu Organiznco"), a process for preparing 1-nitroanthraquinone is described by reacting butadiene with 5-nitronaphthoquinone in nitrobenzene and by oxidizing the reaction product obtained by means of nitrobenzene in the presence or absence of piperidine without isolation of the reaction product. The 1-nitroanthraquinone obtained by these methods can be easily converted to 1-aminoanthraquinone by a usual reduction method.
However, these methods have a major drawback of
-makes that, when dissolving 5-nitrotetrahydroanthraquinone obtained by condensation of 5-nitronaphthoquinone and 1,3butadiene in an appropriate solvent after isolation or without isolation, to then introduce air into the solution for the oxidation in the presence of a base such as piperidine, different by-products are also formed so that the 1-aminoanthraquinone obtained by reduction of the 1-nitronaphthoquinone formed with the different by-products is of low purity. Therefore, it is difficult to use this 1-aminoanthraquinone as an intermediate for dyes.
A main object of the present invention is to provide a novel process for the preparation of 1-aminoanthraquinone from the starting 5-nitrotetrahydroanthraquinone.
Another object of the present invention is to provide a process for preparing, from 5-nitrotetrahydroanthraquinone, high purity 1-aminoanthraquinone which can be used as such as an intermediate for dyes or other substances.
The above objects (1) can be achieved by catalytic hydrogenation of 5-nitrotetrahydroanthraquinone in a polar organic solvent in the presence of a hydrogenation catalyst and adding a base to the obtained reaction solution for a reaction. complementary, (2) by catalytic hydrogenation of 5-nitrotetrahydroanthraquinone in a polar organic solvent in the presence of both a hydrogenation catalyst and a base or (3) by catalytic hydrogenation of 5-nitrotetrahydroanthraquinone in a reaction medium aqueous in the presence of both a hydrogenation catalyst and a base and oxidizing the resulting excessively reduced compound in 1-aminoanthraquinone by means of air or an oxidizing agent.
In other words, the process of the present invention comprises the following two reactions: (A) a catalytic hydrogenation reaction and (B) the reaction in the presence of a base. In the above embodiment (1), reaction (A) is completed in a reaction system, and then reaction (B) is carried out in a reaction system to which a base is added. On the other hand, in embodiments (2) and (3), reactions (A) and (B) take place in the same reaction system.
In either of the above embodiments (1), (2) and (3) of the present invention, there is simultaneous reduction of the nitro group of 5-nitrotetrahydroanthraquinone to an amino group, as well as the dehydrogenation of the tetrahydroanthraquinone ring, thereby forming 1-aminoanthraquinone as a reaction product. In this regard, it has been found that a characteristic reaction occurs in the reaction system, i.e., the hydrogen released from the tetrahydroanthraquinone ring under the action of the base is effectively consumed.
<EMI ID = 7.1>
will define it in detail below. In this specification,
<EMI ID = 8.1>
This self-oxidation and reduction reaction, which was previously unknown in the art, was found as a result of studies which resulted in the process of the present invention.
Note that although in either of embodiments (1), (2) and (3), 1-nitroanthraquinone can be reduced to a leuco-like compound of 1- aminoanthraquinone corresponding to the formula:
<EMI ID = 9.1>
by means of the introduction of an excess of hydrogen, the leuco-type compound can be easily converted into 1-aminoanthraquinone by oxidation.
In order to more easily understand the process of the present invention, the characteristic reaction will be illustrated more particularly below on the basis of experiments carried out by the Applicant.
In embodiment (1), the nitro group of a 5-nitrotetrahydroanthraquinone molecule is reduced, by catalytic hydrogenation, to an amino group or its intermediate.
<EMI ID = 10.1>
the tetrahydroanthraquinone nucleus is allowed to release hydrogen with transformation into an anthraquinone nucleus under the action of a base and, during this reaction, the group
<EMI ID = 11.1>
into an amino group by means of the liberated hydrogen atoms.
If hydrogen is present in excess in the reaction system, it is presumed that 5-nitrotetrahydroanthraquinone is converted to a leuco-like compound of 1-aminoanthraquinone or
<EMI ID = 12.1>
allows one mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone to absorb 3 moles of hydrogen, one can obtain, as product, 5-aminotetrahydroanthraquinone. This product can be converted into a 1-aminoanthraquinone by subjecting it to a complemen-tary reaction in the presence of a base, this reaction being followed by absorption of one mole of oxygen (see Example 2 below). Furthermore, if the absorption of hydrogen is allowed in a proportion
of 2 moles, as a hydrogenation product, 5hydroxylaminotetrahydroanthraquinone is obtained which, when treated
in the presence of a base, changes to a leuco-like compound of 1-aminoanthraquinone as a result of intramolecular or intermolecular hydrogen transposition. The leuco-like compound is easily converted to 1-aminoanthraquinone
by absorption of a proportion of 0.5 moles of oxygen (see Example 1 below). Further, with absorption of hydrogen in a proportion of one mole, an intermediate product is obtained which is believed to be 5-nitrosotetrahydroanthraquinone. The intermediate product is converted into 1-aminoanthraquinone under the action of a base.
From the above it is evident that the product
<EMI ID = 13.1>
hydroanthraquinone is subjected to intramolecular or intermolecular hydrogen transposition or to a self-oxidation and reduction reaction under the action of a base to form 1-aminoanthraquinone or its leuco compound.
In embodiment (2), it is assumed that,
-treat 5-nitrotetrahydroanthraquinone with a base, intramolecular or intermolecular hydrogen transposition occurs so that the tetrahydroanthraquinone ring is dehydrogenated and the nitre group is reduced to form 1-hydroxylaminoanthraquinone which then undergoes catalytic hydrogenation to form 1-aminoanthraquinone (see Example 10 below).
This auto-oxidation and reduction reaction is considered to proceed at a very high rate because the addition of a strong base to a solution of 5-nitrotetrahydroanthraquinone at room temperature immediately results in <EMI ID = 14.1 > Although there is no doubt that the above reaction is a main reaction, it is possible that other reactions will take place depending on the reaction conditions, notably a reaction in which a product of the partial reduction of the group 5-nitrotetrahydroanthraquinone nitro undergoes auto-oxidation and reduction by means of a base.
In the embodiment (2), it is certain that
the auto-oxidation and reduction reaction of 5-nitrotetrahydroanthraquinone contributes to the formation of 1-aminoanthraquinone. This principle is supported by the fact that when introducing from the outside into the reaction system about 1 mole
<EMI ID = 15.1>
obtains 1-aminoanthraquinone in a practically quantitative manner (see Example 19 below). Generally, theoretically, reduction of a nitro group to an amino group requires 6 hydrogen atoms. However, in the reaction of embodiment (2), only 2 fresh hydrogen atoms are needed for the reaction, so it is taken for granted that the remaining 4 hydrogen atoms are supplied from a tetrahydroanthraquinone nucleus of the starting material. In practice, hydrogen uptake does not stop at 1 mole per mole of the starting 5-nitrotetrahydroanthraquinone, while 2 or more moles of hydrogen are absorbed, especially under vigorous reaction conditions.
The absorption of 2 moles of hydrogen per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone gives rise to the formation of a leuco-like compound of 1-aminoanthraquinone, this compound being readily oxidized with air to 1-aminoanthraquinone. When, in the reaction of embodiment (2), more than 2 moles of hydrogen are absorbed per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone, excessively reduced materials of unknown structures
are formed secondarily and are not necessarily converted back to 1-aminoanthraquinone by oxidation.
<EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
by an alkyl group and the like, a glycol such as ethylene-
<EMI ID = 21.1>
methoxybutanol and the like, an aromatic compound such as benzene, .l. toluene, chlorobenzene, dichlorobenzene,
<EMI ID = 22.1>
dimethylacetamide and the like, as well as other compounds
<EMI ID = 23.1> from Friedel-Crafts, for example, aluminum chloride.
<EMI ID = 24.1>
manner described above can be used in the reaction of one of embodiments (1), (2) and (3) after its isolation from the reaction system or it can be used in the reaction of embodiments (1 ) and (2) without isolation, in the form of the reaction solution obtained after the reaction of
<EMI ID = 25.1>
Catalytic hydrogenation and subsequent treatment of 5-nitrotetrahydroanthraquinone with a base, i.e. Embodiment (1) is carried out according to the present invention as follows:
<EMI ID = 26.1>
suspend in a polar organic solvent and charge hydrogen gas into the solution or suspension in the presence of a hydrogenation catalyst. The polar organic solvent used in this case should be inert to the hydrogenation reaction. Among the polar organic solvents satisfying this condition are, for example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol and the like, cyclohexanols such as cyclohexanol , cyclohexanols substituted with an alkyl group and the like, glycols such as ethylene glycol, propylene-
<EMI ID = 27.1>
- diethyl) ,. diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, methoxybutanol and the like, amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and the like, as well as other compounds such as ethyl acetate , butyl acetate, dioxane and the like. These polar organic solvents can be used singly or in combination and are used in an amount of 5 to 100 parts by weight, preferably 10 to 50 parts by weight per part by weight of 5-nitrotetrahydroanthraquinone.
The hydrogenation catalysts of the present invention are those generally used for the catalytic reduction of a nitro compound to an amino compound and which contain, as an effective component, for example, palladium, platinum, ruthenium, rhodium, nickel, cobalt, copper and / or analogous metals, or a copper / chromium catalyst. In particular, a catalyst of a noble metal deposited on a support such as carbon, alumina, diatomaceous earth or the like, or else a Raney nickel catalyst is suitable.
<EMI ID = 28.1>
catalyst (generally between about 0.002 and 20 parts by weight per 100 parts of the 5-nitro compound) varies within wide limits depending on the type of catalyst, its activity, concentration.
<EMI ID = 29.1>
and the like. When the reaction is carried out using a supported noble metal catalyst, it is preferable to use 0.002-0.5 parts by weight of the catalyst.
(calculated on the noble metal) while, with a catalyst of a noble metal without using a support such as palladium black,
the amount is preferably between 0.01 and 5 parts by weight of catalyst; with a nickel, cobalt, copper or copper / chromium catalyst, the amount is preferably between 0.05 and 20 parts by weight (expressed as metal) of each of them per 100 parts of 5 -nitrotetrahydroanthraquinone.
The reaction temperature can be in a wide range between 0 and 160 [deg.] C, since the catalytic hydrogenation reaction involves little or no side reactions which have a detrimental influence on the main reaction. However, the reaction temperature is preferably between 10 and 120 [deg.] C in order to facilitate the reaction operations. The reaction can be carried out under normal atmospheric pressure or, if necessary, under an elevated pressure up to about 100 kg / cm 2.
In the catalytic hydrogenation reaction under the above reaction conditions, the absorption of 1 to 3 moles, preferably 1.5 to 2.5 moles of hydrogen in 1 mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone is allowed. .
As already indicated above, the theoretical quantity of hydrogen which must be absorbed in order to obtain 1-aminoanthraquinone quantitatively is 1 mole per mole.
of 5-nitrotetrahydroanthraquinone. However, if hydrogen uptake is stopped at 1 mole per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone, a slight amount of an intermediate remains in the reaction system, so that 1-aminoanthraquinone is less pure. Accordingly, for the absorption in the process of this embodiment of the present invention, between 1 and 3 moles of hydrogen are used per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone. However, the absorption of more than 3 moles of hydrogen per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone does not appreciably alter the result. The time required for hydrogen uptake is usually between 0.5 and
20 hours.
At the end of the catalytic hydrogenation reaction,
a base is added to the reaction solution for the auto-oxidation and reduction reaction. In this regard, the hydrogenation catalyst can be removed by filtration before the addition.
<EMI ID = 30.1>
the base. Although, according to the present invention, all the usual bases can be used, the following bases are nevertheless particularly preferred: oxides, hydroxides, carbonates, bicarbonates, phosphates and acetates of alkali and alkaline earth metals such as potassium, sodium, calcium, barium, magnesium and the like, as well as ammonia and organic amines such as diethylamine, � triethylamine, morpholine, piperidine, piperazine, ethanolamine, triethanolamine and the like. These bases are generally used in an amount of 0.01 to 10 moles per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone. In order to suppress side reactions and to carry out the reaction regularly, the amount of the base is preferably
<EMI ID = 31.1>
quinone. The bases can be used alone or in combination. The base can be added as such to the reaction solution or, if desired, it can be added after it has been dissolved in water, alcohol or other polar organic solvent.
The auto-oxidation and reduction reaction using a base can be carried out at a temperature within a wide range of 0 to 250 [deg.] C. However, from the point of view of the reaction operation, the reaction temperature is preferably between a temperature above room temperature, for example, between about
20 [deg.] C and a temperature below the boiling point of the polar organic solvent employed. Further, the reaction is generally carried out under normal atmospheric pressure, but, if necessary, it can be carried out under an elevated pressure of up to 100 kg / cm 2. The auto-oxidation and reduction reaction proceeds relatively rapidly over the temperature range described above and is generally completed after 20 hours.
However, the reaction can be completed after 3 hours under more preferred reaction conditions.
When the reaction solution obtained by the catalytic hydrogenation of the starting material, followed by an auto-oxidation and reduction reaction with a base, still contains
the hydrogenation catalyst, this catalyst must be removed by filtration. The reaction solution obtained is cooled or concentrated as it is or after having neutralized it with an appropriate acid or else it is diluted with a product which is not a solvent for 1-aminoanthraquinone in order to separate the 1-aminoanthraquinone in the form of crystals, then it is diluted. filter and dry to obtain 1-aminoanthraquinone. When the hydrogen is absorbed in an amount greater than the theoretical amount during the reaction, part of the 1-aminoanthraquinone thus obtained is converted into a leuco-like compound of 1-aminoanthraquinone. Consequently, before the separation of 1-aminoanthraquinone,
it is better to inject air or oxygen into the
reaction solution or adding an agent to the solution
oxidant such as hydrogen peroxide at a temperature between 0 and 150 [deg.] C in order to convert the leuco-type compound into 1-aminoanthraquinone and thereby obtain a product of high purity.
The amount of oxidizing agent required for the oxidation can be easily calculated from the amount of hydrogen absorbed. Among other oxidizing agents which can be used are perbenzoic acid, tert-butyl peroxide, sodium peroxide, potassium dichromate and the like. When the reaction is carried out on a reduced scale, the oxidation reaction proceeds satisfactorily by simply allowing the reaction solution to stand in air for a period of time to ensure the contact with air. at the end of the autooxidation and reduction reaction with a base. In this way, high purity 1-aminoanthraquinone can be obtained.
When the hydrogenation is carried out in the presence of a base, i.e. in embodiment (2), the reaction is carried out in a polar organic solvent in the presence of both a catalyst of hydrogenation and a base, while charging hydrogen into the reaction system. This reaction does not involve any concurrent side reaction. important, so that it is not necessary to limit the reaction temperature to avoid side reactions. As a general rule, the reaction temperature can be in a wide range between 0 and 160 [deg.] C and, to facilitate the reaction operation, it is preferably in the range between 10 and 120 [deg.] C. deg.] C.
The reaction can be carried out under normal atmospheric pressure but, if necessary or desired, it can also be carried out under an elevated pressure of up to
100 kg / cm2.
The polar organic solvent, the hydrogenation catalyst and the base which are used according to the invention, as well as their amounts are in each case the same as for embodiment (1). In this embodiment, it is possible,
<EMI ID = 32.1>
moles (preferably 1.1 to 2.2 moles) of hydrogen, then the catalyst is separated by filtration. Although the time required to absorb a predetermined amount of hydrogen varies depending on the reaction conditions, including the temperature of the reaction, the amount of the hydrogenation catalyst, the concentration of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and the like, this time is generally within the interval between 0.5 and 20 hours and, under more preferred reaction conditions, it may be in the interval between 1 and 6 hours.
In the reaction according to this embodiment, four hydrogen atoms of the tetrahydro ring of 5-nitrotetrahydroanthraquinone are also likely to contribute to the reduction of the nitro group. The quantity of hydrogen required to obtain 1-aminoanthraquinone stoichiometrically is
1 mole per mole of the starting material. Indeed, as will be demonstrated in Example 19, although the absorption of about 1 mole of hydrogen gives rise to the almost quantitative formation of 1-aminoanthraquinone, a small amount of an intermediate product, in particular, 1-hydroxylaminoanthraquinone tends to remain in the reaction system always under these conditions. As a result, a high purity product can be more easily obtained by allowing the starting material to absorb 1.1 to
2.2 moles of hydrogen to reduce some or substantially all of this material to leuco-1-aminoanthraquinone. In this case, at the end of the hydrogenation, to the reaction solution, air or oxygen or the same oxidizing agent is added.
than in embodiment (1), at a temperature of 0 to 150 [deg.] C. The catalyst can be separated by filtration or can be allowed to stand to convert the leuco compound to 1-aminoanthraquinone. However, in the case of a small scale reaction in which only a small amount of the reaction solution is worked up, the oxidation reaction proceeds satisfactorily by allowing the reaction solution to stand in air in the air. end of the hydrogenation reaction.
As indicated above, in the case of an absorption of more than 2 moles of hydrogen per mole of the starting 5-nitrotetrahydroanthraquinone, during the reaction of this embodiment, it also forms secondarily excessively reduced material which cannot be recycled or completely converted to 1-aminoanthraquinone by oxidation.
However, an appropriate choice of reaction conditions = Islands (especially the type of solvent, base and catalyst, reaction temperature and the like) makes it possible to stop
<EMI ID = 33.1>
departure. In particular, when more than 0.5 moles of an alkali hydroxide are added per mole of the starting 5-nitrotetrahydroanthraquinone. it was found that hydrogen was not absorbed in an amount greater than 2 moles and that excessively reduced byproducts did not form as a result of further hydrogenation of leuco-1-aminoanthraquinone. This is a predominant feature of the present invention.
At the end of the reaction, with or without neutralization with an acid, the reaction solution from which the catalyst has been removed by filtration is subjected to cooling, condensation or dilution for crystallization. The crystals obtained are separated by filtration and dried to
<EMI ID = 34.1>
In Embodiment (3) of the present invention, the hydrogenation reaction is carried out in an aqueous reaction medium in the presence of both a hydrogenation catalyst and a base while charging hydrogen into it. the reaction system.
The aqueous reaction medium can be water as it is or a mixed solution of water and an organic solvent miscible with water. Among these organic solvents, there are, for example,
alcohols such as methanol, ethanol, propanol, ethylene-
<EMI ID = 35.1>
such as dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and the like, as well as alcohol ethers such as diethylene glycol, dipropylene glycol and the like. Even when these organic solvents are not used mixed with water
<EMI ID = 36.1> of Embodiment (3) of the present invention can be fully achieved. When used, the organic solvent can be mixed with water in an amount up to
<EMI ID = 37.1>
The amount by weight of the aqueous reaction medium is generally 5 to 100 times, preferably 10 to 50 times greater than that of the starting 5-nitrotetrahydroanthraquinone. With an amount by weight less than. 5 times, the reaction sometimes proceeds incompletely, since it is difficult to stir the 5-nitrotetrahydroanthraquinone in a satisfactory manner in suspension due to the small amount of the reaction medium.
The catalyst; hydrogenation used in this case,
<EMI ID = 38.1>
achievement (l). The base used in this case is also the same as in Embodiment (1), while the amount of the base used in the present embodiment is generally more than 1 mole, preferably 1 to 20 moles. per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone.
The hydrogenation of the embodiment (3) of the present invention can be carried out under normal atmospheric pressure or under elevated pressure. In other words,
the present embodiment can be implemented by
a process under atmospheric pressure in which one places
5-nitrotetrahydroanthraquinone, the aqueous reaction medium, the base and the catalyst in a reactor equipped with a stirrer and. with a hydrogen inlet for the hydrogenation reaction, a reactor in which hydrogen is charged while at the same time stirring the reaction mixture at a predetermined temperature. The present embodiment can also be carried out by a high pressure process in which the materials
the aforementioned starting points are placed in an autoclave into which hydrogen under pressure is charged with stirring. The hydrogen can be charged into the autoclave at a pressure of between 0.5 and 100 kg / cm2 and the reaction can be carried out at a pressure of up to 100 kg / cm2.
The reaction temperature can be in a
<EMI ID = 39.1>
generation according to the present embodiment, there are few or virtually no side reactions. In order to facilitate
reaction, the temperature is preferably between 10
and 120 [deg.] C.
In order to facilitate the reaction of the present embodiment, a surfactant which has no adverse influence on the hydrogenation reaction can be used. For example, for this purpose, a nonionic surfactant such as an alkyl ether of polyoxyethylene, an alkylaryl ether of polyoxyethylene, an alkyl ester of polyoxyethylene or a monoalkyl ester of polyoxyethylene sorbitan, or else an agent is effectively used. anionic active agent of the alkylaryl sulphonate type and the amount of this surfactant is generally between 0.001 and 1 part by weight, preferably between 0.005 and 0.5 part by weight per part by weight of 5-nitrotetrahydro-
<EMI ID = 40.1>
reaction exerts a favorable influence on the latter, that is to say that the physical properties at the interface existing between the reaction medium and the suspended matter change so that the reaction proceeds easily even at a high concentration of � slurry, while the agitation of the reaction mixture is facilitated and the reaction rate is increased to a certain degree.
The hydrogenation reaction of the present embodiment is carried out under the above reaction conditions, thereby resulting in the absorption of 1, 1 to 2, 2 moles of hydrogen in 1 month of 5-nitrotetrahydroanthraquinone.
At the end of the hydrogenation, the solution obtained is subjected to oxidation. The oxidizing agent used in this case,
its amount and the oxidation temperature are the same as in Embodiment (1).
Upon completion of the reaction of the present embodiment, 1-aminoanthraquinone is suspended in the reaction medium together with the catalyst. Consequently, the 1-aminoanthraquinone and the catalyst can be separated from the reaction medium by filtration. To the cake obtained, a solvent capable of dissolving 1-aminoanthraquinone alone is added in order to separate the catalyst and obtain a solution of 1-aminoanthraquinone.
Among the solvents suitable for this purpose, there is, for example, an aliphatic glycol such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or the like, an alicyclic alcohol such as cyclohexanol, methylcyclohexanol or analogues, a carboxylic acid amide such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone or the like, an ether such as dioxane, tetrahydrofuran, methoxybenzene: or the like , an alkylbenzene such as toluene, xylene or the like, a halogenated benzene such as chlorobenzene, dichlorobenzene or the like, an ether-alcohol such as
<EMI ID = 41.1>
sulfuric. The solution of the reaction product from which the catalyst has been removed is cooled, or diluted with a non-solvent for 1-aminoanthraquinone, for example, water, or subjected to concentration in order to effectively obtain the solution. 1-aminoanthraquinone.
When carrying out the hydrogenation reaction of the present embodiment using, as the base, an alkali metal or an alkaline earth metal hydroxide, especially sodium hydroxide or potassium hydroxide , in an amount of 2 / n moles (n denoting the valence of the base metal) per mole of 5-nitrotetrahydroanthraquinone, the product is obtained as an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt of the compound hydroquinone type of 1-aminoanthra-
<EMI ID = 42.1>
that the catalyst can be separated by filtration without using the above organic solvent. In this case, high purity 1-aminoanthraquinone can be effectively obtained by oxidizing the catalyst-free solution with air or an oxidizing agent such as hydrogen peroxide at a temperature.
<EMI ID = 43.1>
anthraquinone thus obtained contains practically no side products and therefore can be used as such as an intermediate for a dye or pigment.
As indicated above, the present invention provides a novel process for preparing 1-aminoanthraquinone from 5-nitrotetrahydroanthraquinone by catalytic hydrogenation, as well as by an auto-oxidation and reduction reaction with a base in a polar organic solvent or in an aqueous medium.
In this process, it is evident that the autooxidation and reduction reaction of 5-nitrotetrahydroanthraquinone
by means of a base plays an important role in the preparation of 1-aminoanthraquinone.
A predominant advantage of the present invention lies in the fact that, compared to known processes for the preparation of 1-aminoanthraquinone in which the anthraquinone is first subjected to nitration, then to reduction, while then oxidizes 5-nitrotetrahydroanthraquinone to form 1-nitroanthraquinone followed by reduction to obtain 1-aminoanthraquinone, the process of the present invention has a small number of simple steps and results in the formation of more pure 1-aminoanthraquinone with a
<EMI ID = 44.1>
obtained can be used with or without purification as an intermediate for dyes.
Another advantage of the present invention is that the hydrogen atoms of the starting 5-nitro compound are effectively used for the reduction of the nitro group, since the process of the present invention is mainly based on the reaction of 'auto-oxidation and reduction. In addition,
<EMI ID = 45.1>
The present invention starting with the condensation of 5-nitro1, 4-naphthoquinone and 1,3-butadiene according to Diels-Alder can be carried out in the same solvent. Therefore, the present invention has a very great industrial advantage compared to. known processes for the preparation of 1-aminoanthraquinone.
The present invention will be illustrated more particularly, without any limiting nature, in the following examples in which, unless otherwise indicated, all parts are
parts by weight.
Example 1
2.6 g of a palladium-on-charcoal catalyst are added
at 5% to a mixture of 260 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
24,000 g of ethanol, a mixture into which hydrogen is injected for absorption into the 5-nitro compound in an amount of 2 moles per mole of this compound at normal (room) temperature -and- under pressure normal atmospheric. The solution which is initially pale yellow in color takes on a reddish brown color as the reaction proceeds and a small amount of a precipitate appears in the solution. When the hydrogenation is continued, the solution
becomes almost transparent and turns a dark reddish-brown color upon completion of the reaction. The hydrogen contained in the reactor is replaced by nitrogen to which 400 g of a 20% sodium hydroxide solution is added, the color of the solution obtained becoming dark yellowish-brown immediately after the addition of the alkali, addition in which a small amount of bright crystals precipitate. The reaction is completed immediately, the dark yellowish-brown color being that of leuco-1aminoanthraquinone which is obtained by catalytic hydrogenation of 1-aminoanthraquinone or by absorption of one mole of hydrogen in one mole of 1-aminoanthraquinone in the same. reaction conditions; then air is charged to the solution for oxidation. During the determination, we see that there has been
<EMI ID = 46.1>
As a result, the reaction solution turns reddish orange with the formation of a reddish orange colored precipitate.
<EMI ID = 47.1> the cake with acetone in order to separate the catalyst. The filtrate formed was dried to obtain 220 g of 1-aminoanthraquinone with a purity of 98%.
The above process is repeated with the exception that the catalyst is separated by filtration before the addition of sodium hydroxide. The filtrate formed is dried to obtain a solid substance which is then subjected to analyzes using the infrared absorption spectrum, the nuclear magnetic resonance spectrum using CDCl3 as a solvent, as well as the mass spectrum; these analyzes reveal
<EMI ID = 48.1>
anthraquinone.
The analytical results are as follows:
Infrared ray absorption spectrum: 3400, 3300, 1670,
<EMI ID = 49.1>
Nuclear magnetic resonance spectrum value: 7.7, 6.7, 4.3, 3.5 and 2.1-2.7 parts per million.
Mass spectrum, m / e: 257, 243, 227 and 225.
Example 2
0.13 g of a 5% palladium-on-charcoal catalyst is added to a mixture of 13 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and 1,200 g of ethanol and then, into the mixture obtained, hydrogen is charged with a view to the preparation. absorption in an amount of 3 moles per mole of the 5-nitro compound at room temperature and under atmospheric pressure. The solution is initially pale yellow in color, then gradually turns yellowish brown and finally, again pale yellow. Then, after replacing the hydrogen contained in the reactor with nitrogen, one adds
<EMI ID = 50.1>
reaction, the color of which immediately turns to dark reddish brown passing through dark reddish purple and one observes
precipitation of a small amount of bright crystals. The reaction is quickly completed and air is charged to the reaction solution for oxidation. During the determination, it was found that there was an absorption of one mole of oxygen per mole of the 5-nitro compound. As a result of oxidation, the reaction solution turns reddish orange with precipitation of reddish orange crystals. The solution obtained is subjected to filtration, then the cake obtained is extracted with acetone in order to separate the catalyst. The filtrate is dried
<EMI ID = 51.1>
by 95%.
The above process is repeated with the exception that before adding the sodium hydroxide to the reaction solution, the catalyst is removed by filtration and the resulting filtrate is dried to obtain a solid substance. The substance thus obtained is subjected to analyzes by the absorption spectrum of infrared rays and the mass spectrum; these analyzes reveal that this substance is 5-amino-1, 4, 4a, 9a-tetrahydroanthraquinone. The analytical results are the following:
Infrared ray absorption spectrum: 3420, 3300, 1690,
<EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
Example 3
<EMI ID = 54.1>
After allowing to cool, 0.06 g of a 5% palladium-on-charcoal catalyst is added to the solution to which is charged with hydrogen while stirring at room temperature and under normal pressure for absorption of hydrogen. hydrogen in an amount of 2 moles per mole of the starting 5-nitro material. Then, the catalyst is filtered off. To the resulting filtrate, 6 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution is added, which is stirred at 60 [deg.] C for 1.5 hours for the reaction. At the end of the reaction, hydrochloric acid is added to the reaction solution for the purpose of neutralization, then the methyl cellosolve is removed by distillation under a reduced pressure of 0.2 kg / cm 2 in order to concentrate the solution. The solution thus concentrated is allowed to cool and crystals of 1-aminoanthraquinone are obtained.
After separation by filtration, the crystals were washed with water and dried to obtain 5.6 g of 1-aminoanthraquinone with a purity of 98.5%.
The above process is repeated, with the exception that sodium hydroxide is added to the solution for the reaction after hydrogenation, and then the catalyst is filtered off. Similar results are obtained.
Example 4
122 g of 5-nitro-1,4naphthoquinone containing 10% of the 6-nitro compound, 1,000 g of ethanol are introduced into an autoclave.
<EMI ID = 55.1>
<EMI ID = 56.1>
cooling the reaction solution obtained to precipitate crystals which are then filtered off and dried to obtain 114 g of the condensation product of 5-nitro-1,4,4a, 9atetrahydroanthraquinone. The product thus obtained is charged in <EMI ID = 57.1> of 5% palladium on carbon, then hydrogen is charged therein with a view to hydrogenation at room temperature and under normal pressure in order to absorb the hydrogen in an amount of 2 moles per mole of the crude compound 0. Then, the catalyst is removed by filtration and 24 g of piperidine is added to the resulting filtrate. The solution formed is heated to 110 [deg.] C and injected with
<EMI ID = 58.1>
during 2 hours . Then, the reaction solution is subjected
to distillation to remove the solvent until crystals begin to precipitate. The resulting solution is allowed to cool, then the crystals are separated and dried to obtain
90 g of 1-aminoanthraquinone containing 1% 2-aminoanthraquinone.
Example 5
<EMI ID = 59.1>
to a mixture of 12.8 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
170 g of dipropylene glycol in an autoclave. Hydrogen is injected up to a pressure of 25 kg / cm 2 while stirring the mixture at 120 [deg.] C for the hydrogenation of the nitro compound, thus giving rise to the absorption of 2 moles of hydrogen per mole of the starting nitro compound. The reaction solution obtained is subjected to filtration at 120-130 [deg.] C in order to separate the catalyst therefrom. To the obtained filtrate, 10 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution was added while stirring at 130 [deg.] C for one hour, then diluted with 350 g of water to obtain crystals.
By filtration, the crystals thus formed were separated, washed with water and dried to obtain 9.8 g of 1-aminoanthraquinone with a purity of 96.5%.
The above process is repeated, with the exception that at the end of the hydrogenation, sodium hydroxide is added to the solution for the reaction, then the catalyst is removed by hot filtration and then, the solution is heated. diluted with water. Similar results are obtained.
Example 6
122 g of 5-nitro-1,4naphthoquinone containing 10% of the 6-nitro compound, 2,800 g of methyl-cellosolve and 48 g of 1,3-butadiene are charged into an autoclave, then reacted
at 90 [deg.] C for 2 hours. The reaction solution is allowed to stand for cooling, and then 1.2 g of a 5% palladium-carbon catalyst is added thereto. Then, the process of Example 4 was repeated to obtain 104 g of 1-aminoanthraquinone containing 7% 2-aminoanthraquinone.
Example 7
0.07 g of a palladium-carbon catalyst is added
at 5% to a mixture of 7.7 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
<EMI ID = 60.1>
hydrogen is then charged under normal pressure in order to absorb it in an amount of 2 moles per mole of the starting 5-nitro compound. After removing the catalyst by filtration, 4 g of crystalline sodium carbonate was added to the reaction solution while stirring at a temperature of 100 [deg.] C for one hour. Next, hydrochloric acid is added to the reaction solution to neutralize it and then, by distillation, the butanol is separated from the solution until crystals begin to precipitate. After allowing to cool, the reaction solution is filtered and the crystals are washed with water, then dried to obtain 6 g of 1-aminoanthraquinone of 97.2% purity.
<EMI ID = 61.1>
sodium phosphate instead of sodium carbonate, similar results are obtained.
Example 8
1.4 g of a palladium-on-charcoal catalyst is added to a mixture of 154 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
3..000 g- of. methyl-cellosolve-, -mixture in which we charge
hydrogen at room temperature and under normal pressure for hydrogenation. After absorption of hydrogen in an amount of 2 moles per mole of the 5-nitro compound, the catalyst is filtered off. To the filtrate, 60 g of triethylamine are added, then the mixture is stirred at 100 [deg.] C for 3 hours and the mixture is charged.
<EMI ID = 62.1>
methyl cellosolve by distillation until crystals begin to precipitate. The solution is allowed to cool and
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1>
98% purity.
Example 9
<EMI ID = 65.1>
and 170 g of cyclohexanol, 0.3 g of a Raney nickel catalyst is added: Then, hydrogen is charged into the mixture while stirring at 100 [deg.] C for the hydrogenation. After absorption of hydrogen in an amount of 2 moles per mole of the nitro compound, the catalyst is separated by filtration. To the filtrate
<EMI ID = 66.1>
<EMI ID = 67.1>
the reaction solution was cooled to 10 [deg.] C to precipitate crystals which were filtered off, washed with water and dried to obtain 9.2 g of 1-aminoanthraquinone d '98% purity.
Example 10
To a mixture of 260 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and 10,000 g of methyl cellosolve, 2.6 g of a 5% palladium-on-charcoal catalyst and 300 g of a 20% aqueous solution of hydroxide are added. sodium, then stirred at room temperature for one hour. The solution is green in color, which is the color inherent in 1-hydroxylaminoanthraquinone. A sample of the reaction solution is taken and subjected to
to thin layer chromatography which reveals that virtually all of the starting 5-nitro compound is converted to 1-hydroxylaminoanthraquinone. Then, hydrogen is charged to the reaction solution for hydrogenation and the absorption of 2 moles of hydrogen in 1 mole of the 5-nitro compound is observed. The hydrogen contained in the reactor is replaced by nitrogen,
then air is introduced into the reaction solution for the purpose of oxidation. Upon determination, it was found that oxygen was absorbed in an amount of 0.5 moles per mole of the 5-nitro compound. The reaction solution turns reddish orange
with formation of a reddish orange precipitate. This precipitate is separated by filtration, washed with water and
dries it to obtain 220 g of 1-aminoanthraquinone having a
<EMI ID = 68.1>
Example 11
2.6 g of a palladium-on-charcoal catalyst and 300 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution are added to a mixture of 260 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
10,100 g of methyl cellosolve. The solution obtained is green in color. - Immediately after the addition of the sodium hydroxide solution, hydrogen is charged therein for absorption of the latter in an amount of 2 moles per mole of the 5-nitro compound. The reaction solution is reddish orange in color when hydrogen is absorbed in a proportion of one mole with precipitation of a large amount of needle crystals but, when hydrogen is absorbed
in a proportion of 2 moles, the solution turns into a dark brown suspension, the color of which is almost the same as that obtained by the absorption of one mole of hydrogen in
1-aminoanthraquinone under the same reaction conditions. Then, the process of Example 10 is repeated to obtain results similar to those of this Example.
Example 12
6.1 g of 5-nitronaphthoquinone, 140 g of methyl-cellosolve and 2.4 g of 1,3-butadiene are introduced into an autoclave,
<EMI ID = 69.1>
After allowing the reaction solution to cool, 0.06 g of a 5% palladium-carbon catalyst and 6 g of a 20% aqueous solution of sodium hydroxide are added thereto, followed by charging hydrogen to the solution. this solution at room temperature and under
<EMI ID = 70.1>
in 5-nitronaphthoquinone in an amount of 2 moles per mole of the nitro compound. Then, the catalyst is removed by filtration and, to the filtrate obtained, hydrochloric acid is added with a view to
neutralization. From the solution thus neutralized, the methyl cellosolve is removed by distillation for concentration, and then allowed to cool to precipitate crystals. The crystals were filtered off, washed with water and dried to obtain 5.8 g of 1-aminoanthraquinone of 98.7% purity.
Example 13
In an autoclave, 122 g of 5-nitronaphtho-
<EMI ID = 71.1>
48 g of 1. 3.-butadiene, then reacted at 80 [deg.] C for 2.5 hours. After allowing the solution to cool to precipitate
crystals, they are separated by filtration, they are washed
with water and dried to obtain 114g of 5-nitro-1,4,4a, 9atetrahydroanthraquinone. The nitro compound thus obtained is introduced into 2,800 g of methyl cellosolve, then 1.2 g of a 5% palladium-on-charcoal catalyst and 120 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution are added; then hydrogen is charged therein for hydrogenation, while stirring at room temperature and under normal pressure, in order to absorb this hydrogen in an amount of 2 moles per mole of the compound
5-nitro crude. Then the catalyst is separated by filtration.
and air is injected into the filtrate obtained for the purpose of oxidation
at room temperature for 3 hours. Then, by distillation, the methyl cellosolve is separated from the reaction solution until crystals precipitate, and then it is allowed to cool. By filtration, the crystals thus precipitated are separated, washed with water and dried to obtain 92 g of 1-aminoanthraquinone containing 1% of 2-aminoanthraquinone.
Example 14
<EMI ID = 72.1>
quinone containing 10% of the compound 6-nitrc, 2,800 g of methylcellosolve and 48 g of 1, 3-butadiene, then reacted at 90 [deg.] C for 2 hours. After allowing to cool, to the reaction solution are added 1.2 g of a 5% palladium-carbon catalyst and 120 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution. Then, the process of Example 13 is repeated and one obtains
108 g of 1-aminoanthraquinone containing 7% 2-aminoanthraquinone.
Example 15
<EMI ID = 73.1>
at 5% and 8 g of crystalline sodium carbonate to a mixture of 7.7 g
<EMI ID = 74.1>
the mixture obtained is heated to 70 [deg.] C and hydrogen is charged with a view to hydrogenation under normal pressure in order to absorb
hydrogen in the starting 5-nitro compound in an amount of 2 moles per mole of this compound. The resulting solution is heated to 100 [deg.] C and subjected to hot filtration in order to separate the catalyst therefrom and then, by distillation, the butanol is separated off in order to condense the solution. The condensed solution is allowed to cool to precipitate crystals which are then separated by filtration,
<EMI ID = 75.1>
98.5% purity 1-aminoanthraquinone.
When repeating the above process using
11 g of tertiary sodium phosphate instead of sodium carbonate, similar results are obtained.
Example 16
0.1 g of a 5% palladium-on-carbon catalyst and 10 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution are added.
to a mixture of 12.8 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
170 g of dipropylene glycol in an autoclave into which hydrogen is charged for the hydrogenation of the 5-nitro compound at 120 [deg.] C with stirring until the pressure reaches 25 kg / cm2. Hydrogen is absorbed into the starting 5-nitro compound in an amount of 2 moles per mole of the 5-nitro compound. At the end of the hydrogenation, the solution obtained is subjected to filtration at
<EMI ID = 76.1>
obtained, 350 g of water are added in order to dilute it and crystals are obtained which are filtered off, washed with water and dried to obtain 9.7 g of 1-aminoanthraquinone with a purity of 96.7%.
Example 17
1.4 g of a 5% palladium-on-charcoal catalyst are added
<EMI ID = 77.1>
anthraquinone and 3,000 g of methyl cellosolve, mixture in which one. charging hydrogen at room temperature and under normal pressure in order to absorb the hydrogen into the starting 5-nitro compound in an amount of 2 moles per mole of this compound. At the end of the hydrogenation, the catalyst is separated by filtration and air is charged into the filtrate obtained at the temperature nor- <EMI ID = 78.1>. �. � "
When this process is repeated using 60 g of
<EMI ID = 79.1>
<EMI ID = 80.1>
<EMI ID = 81.1>
3 g of a Raney nickel catalyst are added and
<EMI ID = 82.1>
<EMI ID = 83.1> starting 5-nitro compound in an amount of 2 moles per mole of this compound. At the end of the hydrogenation, the catalyst is separated by filtration and, in the filtrate obtained, is passed
<EMI ID = 84.1>
<EMI ID = 85.1>
then by filtration, washed with water and dried to obtain 92 g of 1-aminoanthraquinone of 98.2% purity.
Example 19
0.026 g of a palladium-on-carbon catalyst is added
<EMI ID = 86.1>
to a mixture of 2, 6 g of 5-nitrotetrahydroanthraquinone and
101 g of methyl-cellosolve, a mixture in which hydrogen is charged with a view to absorbing the latter at room temperature and under normal pressure in the 5-nitro compound in an amount of 1.1 moles per mole of this compound . Precipitation of a small amount of reddish brown crystals is observed.
The reaction solution is subjected to filtration, then washed with methyl cellosolve. The filtrate and washings are combined together, then neutralized with dilute sulfuric acid. Then, the solution obtained is concentrated under reduced pressure and crystals are obtained which are separated by filtration, washed with methanol, then with water, and which are dried to obtain 2, 5 g of L. aminoanthraquinone. The purity is 97.8% and the yield is
93.3%.
Example 20
In a glass reactor of the electromagnetically stirred type having an internal volume of 200 ml, is introduced
<EMI ID = 87.1>
(0, 013 mol) of a 1% aqueous solution of sodium hydroxide
and 0.052 g of a 5% palladium-on-carbon catalyst. Then,
the atmosphere prevailing in the reactor is replaced by hydrogen; then hydrogenation is carried out while stirring at room temperature. After absorption of 0.015 mole of hydrogen, the hydrogen contained in the system is replaced by nitrogen, then by air in order to oxidize the excessively reduced compound obtained, while stirring for 30 minutes. The reaction product obtained jointly is separated :, with the catalyst
by filtration and dissolved in N, N-dimethylformamide
in order to separate the catalyst by filtration. To the filtrate obtained,
<EMI ID = 88.1>
1-aminoanthraquinone (with a yield of 93.1%). The purity of 1-aminoanthraquinone is 98%.
Example 21
The process of Example 20 was repeated using sulfuric acid instead of N, N-dimethylformamide to separate the catalyst. Similar results are obtained.
Example 22
5-Nitrotetrahydroanthraquinone, an aqueous solution of sodium hydroxide and a palladium-on-charcoal catalyst are deposited in the same amounts as in Example 20, in a cylindrical glass reactor having an internal volume of 500 ml and provided with 'a thermometer, a stirrer, a hydrogen inlet and a reflux condenser, a reactor in which hydrogen is charged at a rate of 1 liter / minute for the purpose of hydrogenation, while stirring the reaction mixture at room temperature for 6 hours. Then, for the oxidation, air is charged to the reaction system at a rate of 1 liter / minute for 30 minutes. By filtration, the reaction product obtained containing the catalyst is separated off, then it is dissolved in
<EMI ID = 89.1>
methyl) in order to separate the catalyst. The filtrate formed is condensed to obtain 2.1 g of 1-aminoanthraquinone (with a yield of 93.1%). The purity of 1-aminoanthraquinone is 98%.
Example 23
2.6 g (0.01 mol) of 5-nitrotetrahydroanthraquinone, 52 g (0.032 mol) of an aqueous solution of sodium hydroxide at 2.5% and 0.07 g of a sodium hydroxide catalyst are deposited. Raney nickel in an electromagnetically stirred type autoclave with an internal volume of 160 ml, followed by hydrogenation while stirring at room temperature under a pressure of 3 to 6 kg / cm2 gauge. The hydrogenation reaction proceeds smoothly. Six hours after the start of the reaction, the absorption of 0.02 mol of hydrogen is observed, then the absorption is stopped. Subsequently, the hydrogen contained in the reaction system is replaced by nitrogen and the reaction solution obtained is filtered in a stream of nitrogen in order to separate the catalyst therefrom.
For the oxidation, air is passed through the filtrate formed and 2.1 g of 1-aminoanthraquinone are obtained <EMI ID = 90.1>
Example 24
25.7 g (0.1 mole) of crude 5-nitrotetrahydroanthraquinone obtained by condensing, in ethanol, are deposited.
1,3-butadiene and 5-nitronaphthoquinone containing 10%
6-nitronaphthoquinone, in a reactor with an internal volume of 2 liters with 514 g (0.13 moles) of a 1% aqueous solution of sodium hydroxide and 0.52 g of a palladium-carbon catalyst at 5%, then hydrogenation is carried out with hydrogen
at room temperature and under normal pressure while stirring. The hydrogenation reaction is stopped after the absorption of
0.2 mole of hydrogen. In the reaction solution formed, air is charged to oxidize the excessively reduced compound formed. By filtration, the reaction product obtained together with the catalyst is separated. The product thus separated is mixed with N, N-dimethylformamide in order to dissolve the product alone, then the catalyst is separated by filtration. The resulting filtrate is diluted with water for precipitation and 21 g of 1-aminoanthraquinone containing 2% 2-aminoanthraquinone are obtained (with a yield of 94.2%).
Example 25
The process of Example 20 is repeated, with the exception that instead of the 1% aqueous sodium hydroxide solution, 52 g of an aqueous solution containing 0.87 g (0.01 mol) is used. morpholine. By filtration, the reaction product formed is separated from the reaction solution together with the catalyst. Then, the product is dissolved in N, N-dimethylformamide in order to separate the catalyst by filtration, then water is added to dilute it, thereby precipitating crystals. By filtration,
the crystals thus precipitated are separated, washed with water and dried to obtain 2.1 g of 1-aminoanthraquinone (with a yield of 93.1%). The purity is 97%.
Example 26
The process of Example 25 is repeated, with the exception that the 52 g of the aqueous solution contains 1.49 g
(0.01 mole) of triethanolamine instead of morpholine. Similar results are obtained.
Example 27
The process of Example 25 is repeated, with the exception that the 52 g of the aqueous solution contains 0.86 g.
(0.01 mole) of piperazine instead of morpholine. Similar results are obtained.
Example 28
The hydrogenation reaction of Example 20 was repeated, with the exception that the 1% aqueous sodium hydroxide solution was used in an amount of 120 g (0.03 mole). The reaction is completed 3 hours after its start and the absorption of 0.02 mol of hydrogen is observed. In this example, the product obtained
is completely dissolved in the solution. The catalyst is separated by filtration in a stream of nitrogen. Subsequently, air is passed through the resulting filtrate for the purpose of oxidation, and 2.16 g of 1-aminoanthraquinone are obtained (with a yield of 95.7%).
<EMI ID = 91.1>
Example 29
<EMI ID = 92.1>
of an aqueous solution containing 0, 024 moles of barium hydroxide instead of the 1% aqueous sodium hydroxide solution. Similar results are obtained.
Example 30
The hydrogenation reaction of Example 28 was repeated with the exception that 0.5 g of a polyoxyethylene nonylphenyl ether ("Emulgen 905", manufactured by "Kao-Atlas Co.) was also added to the reactor. , Ltd "). The reaction is complete
2 hours after its onset; During this period, the absorption of 0.02 mol of hydrogen is observed and the product obtained is completely dissolved in the solution. The catalyst is separated by filtration in a stream of nitrogen. Then, air is passed through the filtrate obtained for the oxidation and one obtains
<EMI ID = 93.1>
<EMI ID = 94.1>
CLAIMS
1. Process for preparing 1-aminoanthraquinone, characterized in that it comprises the steps which consist in:
(1) subjecting 5-nitro-1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinone. 4 catalytic hydrogenation in a polar organic solvent in the presence of a hydrogenation catalyst and adding a base to the reaction system during or after the reaction of 'hydrogenation, or
(2) subjecting 5-nitro-1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinone to catalytic hydrogenation in an aqueous reaction medium in the presence of a hydrogenation catalyst and a base, and then oxidizing the obtained reaction product with air or an oxidizing agent.