知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ デュポン セイフティー アンド コンストラクション インコーポレイテッドの特許一覧
特許7660145固体酸触媒を使用するＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド（ＴＮＢＡ）の合成
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-04-02
(45)【発行日】2025-04-10
(54)【発明の名称】固体酸触媒を使用するＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド（ＴＮＢＡ）の合成
(51)【国際特許分類】
C07C 231/02 20060101AFI20250403BHJP
C07C 233/66 20060101ALI20250403BHJP
B01J 21/16 20060101ALI20250403BHJP
B01J 29/70 20060101ALI20250403BHJP
B01J 31/10 20060101ALI20250403BHJP
C07B 61/00 20060101ALN20250403BHJP
【ＦＩ】
C07C231/02
C07C233/66
B01J21/16 Z
B01J29/70 Z
B01J31/10 Z
C07B61/00 300
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022575417
(86)(22)【出願日】2021-06-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-10
(86)【国際出願番号】 US2021036296
(87)【国際公開番号】W WO2021252420
(87)【国際公開日】2021-12-16
【審査請求日】2024-06-07
(31)【優先権主張番号】63/037,834
(32)【優先日】2020-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】520028531
【氏名又は名称】デュポン セイフティー アンド コンストラクション インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100119013
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100123777
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 さつき
(74)【代理人】
【識別番号】100111796
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 博信
(74)【代理人】
【識別番号】100123766
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 七重
(74)【代理人】
【識別番号】100137626
【弁理士】
【氏名又は名称】田代 玄
(72)【発明者】
【氏名】シュルツ ジェイムズ エイ
(72)【発明者】
【氏名】セングプタ スーラヴ クマール
(72)【発明者】
【氏名】スリセティ ヴェンカツワラ ラオ
【審査官】向井 佑
(56)【参考文献】
【文献】ロシア国特許第２２８３３０７（ＲＵ，Ｃ１）
【文献】ロシア国特許第２６１５７６０（ＲＵ，Ｃ１）
【文献】ロシア国特許第２３４８６１２（ＲＵ，Ｃ２）
【文献】ロシア国特許第２５４７２６２（ＲＵ，Ｃ２）
【文献】米国特許第６１９４６１６（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】Bashir Ahmad Dar et al.，Solvent-free, scalable and expeditious synthesis of benzanilides under microwave irradiation using clay doped with palladium nanoparticles as a recyclable and efficient catalyst，Green Chemistry Letters and Reviews，2015年，Vol.8 No.2，p.1-8
【文献】JIN Ningren et al.，Synthesis of high-purity 2-(4-aminophenyl)-1H-benzimidazol-5-amine，Chemical Industry and Engineering Progress，2009年，Vol.28，p.847-851, 863
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０７Ｃ
Ｃ０７Ｂ
Ｂ０１Ｊ
ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）
ＣＡＳＲＥＡＣＴ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、ｂ）前記有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で前記第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと前記有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、前記固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの混合物である工程と、
ｃ）前記第２の混合物を冷却して前記Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）前記第２の混合物から前記固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法。
【請求項2】
ａ）において形成される有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む前記第１の混合物が前記固体酸触媒を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記固体酸触媒を含有する前記第１の混合物が、前記２，４－ジニトロアニリン、有機溶媒、及び固体酸触媒を予備混合することと、その後に４－ニトロベンゾイルクロリドを添加することによって形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記酸性粘土がモントモリロナイト粘土である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）及び４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）からＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド（ＴＮＢＡ）を製造する改良された方法に関する。
【背景技術】
【0002】
関連技術ロシア特許第２２８３３０７（Ｃ１）号明細書の説明には、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドからの５（６）－アミノ－２－（４’－アミノフェニル）ベンゾイミダゾールの合成方法が開示されている。Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法は、クロロベンゼン、パラキシレン、又はキシレン、トルエン若しくはエチルベンゼンの混合物から選択される溶媒媒体中で触媒として塩化第二鉄の存在下で２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとのアシル化反応を必要とし、それは、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと同じである、２，４’，４－トリニトロベンズアニリドを形成すると言われている。反応は高温で行われ、それが本質的に終了すると、溶液は冷却され、溶媒媒体からのＴＮＢＡの沈殿を生じる。次に、ＴＮＢＡを新鮮な溶媒媒体で洗浄し、その後に水で洗浄して所望のＴＮＢＡを生じた。ロシア特許第２３９４８１０（Ｃ２）号明細書及びロシア特許第２５４７２６２（Ｃ３）号明細書などの他の発行物には、塩化鉄触媒の存在下でＴＮＢＡを製造する同様な方法が開示されている。
【0003】
塩化第二鉄（鉄）触媒は、溶媒媒体に可溶性であるという点で問題があることがわかっており、これは、この方法によって製造される溶媒系と沈殿物ＴＮＢＡとの両方が、更に取り除かれなければならない望ましくない不純物として触媒を含有することを意味する。具体的には、ロシア特許第２２８３３０７（Ｃ１）号明細書に開示されている方法など、触媒をＴＮＢＡから取り除く好ましい方法は、最初にＴＮＢＡを溶媒系から単離すること及び次いでＴＮＢＡを多量の水で更に洗浄して触媒を取り除くことである。更に、上記の先行技術の方法によって製造されるＴＮＢＡがその後に他の触媒反応において使用される場合、ＴＮＢＡ中に存在している任意の残留塩化第二鉄（鉄）は任意の下流触媒を壊し得、及び／又は最終生成物に色を与え得る。更に、上記の先行技術の方法において使用される塩化第二鉄触媒は、再循環及び再使用され得ず、その使用は相当な廃棄問題を意味し、製造プロセスの稼働コストを増加させる。
【0004】
必要とされるのは、有機溶媒系に可溶性である触媒の使用に伴なうあらゆる問題を回避すると共に溶媒系からＴＮＢＡを沈殿させるか又は追加の加工時に溶媒系に溶解したＴＮＢＡを使用するかどちらかのプロセス設計の融通性も可能にするプロセスである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
また、本発明は、アドバンストポリマーの製造において有用なモノマーであるＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド（ＴＮＢＡ）を製造する方法に関する。
【0006】
いくつかの実施形態において、本発明は、
ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、
ｂ）有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの特定の混合物である工程と、
ｃ）第２の混合物を冷却してＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）第２の混合物から固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法に関する。
ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、
ｂ）有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの特定の混合物である工程と、
ｃ）第２の混合物を冷却してＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）第２の混合物から固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための連続方法を説明する。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明は、有機溶媒中の２，４－ジニトロアニリン、４－ニトロベンゾイルクロリド、及び固体酸触媒の混合物からＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法に関し、ここで固体酸触媒は有機溶媒に可溶性ではない。これは、有機溶媒に可溶性である塩化鉄（ＦｅＣｌ3）などの触媒を利用する方法を超える改良がある；このような可溶性触媒が使用されるとき、それは最終反応生成物を汚染し得、反応媒体．から取り除くのが難しい。塩化鉄（ＦｅＣｌ3）などの可溶性触媒は、高価でなく且つルイス酸タイプのこのような均質な触媒反応はこの反応において有用であることが知られているので、従来より使用されている。
【0009】
所望の反応に適していると共に反応のために使用される有機溶媒中に不溶性である固体酸触媒には、酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、及びこれらの触媒の混合物が含まれる。ブレンステッドタイプ触媒を使用する不均質触媒反応がこの反応．に対して有効であることは発明者には驚きであった。
【0010】
有機溶媒中の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）、４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）、及び固体酸触媒の混合物からＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド（ＴＮＢＡ）を製造する方法は、回分法、半回分又は段階的方法、又は連続方法のどれかによって達成することができる。例えば、一切の攪拌を必要としない固定床又は充填床触媒反応器（本質的に、固定化触媒がその中に充填された容器）を利用する．連続方法において触媒の存在下で溶媒中の２，４－ＤＮＡと４－ＮＢＣとの混合物を反応させて、ＴＮＢＡを形成することができる。代わりに、機械撹拌型オートクレーブ、連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）又はスラリー気泡塔型反応器（ＳＢＣＲ）などのガス撹拌型反応器などの装置を使用して触媒の存在下で、回分、半回分、又は連続スラリー方法を使用して２，４－ＤＮＡ及び４－ＮＢＣを溶媒中で反応させてＴＮＢＡを形成することができる。
【0011】
クレームされる反応は、溶媒中で、好ましくは不活性雰囲気下で行われる。適した有機溶媒は、６０℃以上の温度で２，４－ＤＮＡ、４－ＮＢＣ、及び所望の生成物ＴＮＢＡが可溶性である芳香族溶媒である。好ましくは、大気圧における溶媒の沸点は、１００℃超、より好ましくは１２０℃超、最も好ましくは１４０℃超である。更に、溶媒を共沸により乾燥させることができることが好ましい。
【0012】
いくつかの実施形態において、適した有機溶媒には、キシレン、トルエン、クロロベンゼン、ｏ－ジクロロベンゼン、及びトリクロロベンゼン、又はそれらの混合物が含まれ、好ましい有機溶媒はクロロベンゼン及びｏ－ジクロロベンゼン、又はそれらの混合物である。いくつかの実施形態において、好ましい有機溶媒はクロロベンゼンである。
【0013】
反応の十分な収率のために、２，４－ＤＮＡは乾燥しているのがよい。これは、２，４－ＤＮＡが好ましくは重量基準で５００ｐｐｍ未満の水を含有し、より好ましくは重量基準で２００ｐｐｍ未満の水を含有することを意味する。同様に、４－ＮＢＣもまた乾燥しているのがよく、好ましくは重量基準で５００ｐｐｍ未満の水を含有し、より好ましくは重量基準で２００ｐｐｍ未満の水を含有する。
【0014】
更に、成分中の不純物は収率を低下させ得、得られた生成物混合物の純度に影響を与え得る。したがって、２，４－ＤＮＡと４－ＮＢＣの両方が少なくとも９０％の純度、好ましくは９５％の純度、より好ましくは９９％超の純度を有することが望ましい。具体的には、４－ＮＢＣが有機不純物を実質的に含まず、０．５重量パーセント未満の４－ニトロ安息香酸（４－ＮＢＡ）を含有することが好ましい。
【0015】
混合物は、有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒を更に含む。「有機溶媒に可溶性でない」とは、触媒を含有する反応混合物と触媒を含有していない同じ反応混合物の元素分析の間に差がないか、又はこのような任意の差が計測器の実験誤差内であることを意味する。具体的には、（１）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリン、４－ニトロベンゾイルクロリド、及び固体酸触媒を含有する混合物及び（２）２，４－ジニトロアニリン、４－ニトロベンゾイルクロリド、及び有機溶媒だけを含有する混合物の元素分析の間に差はないか、又はこのような任意の差が計測器の実験誤差内である。
【0016】
触媒は、反応の遷移状態をより低い活性化エネルギーに変えて、反応速度を増加させる物質である。「固体酸触媒」とは、反応条件に耐えるために必要とされる熱安定性を有し且つ反応条件下で反応媒体に実質的に溶解されないそれらの表面上にプロトン又は配位不飽和カチオン中心を有する触媒を意味する。固体酸触媒は非担持であり得るか、又は少なくとも１つの触媒担体上に担持され得る。
【0017】
所望の反応に適していると共に反応のために使用される有機溶媒中に不溶性である固体酸触媒には、酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、及びこれらの触媒の混合物が含まれる。
【0018】
いくつかの実施形態において、好ましい固体酸触媒は天然酸性粘土鉱物である。天然酸性粘土鉱物には、カオリナイト、ベントナイト、アタパルジャイト、及びモントモリロナイトが含まれる。モントモリロナイトは好ましい酸性粘土である。
【0019】
適したイオン交換樹脂は、官能基を結合又は形成してイオン交換のための容量を有するように化学処理されている架橋コポリマー粒子（例えばビード）である。一実施形態において、イオン交換樹脂は、スチレン又は置換スチレンとジビニルベンゼンなどの架橋剤との架橋コポリマーを更に含む芳香族ポリマーを含む。更に、スルホン酸官能基を有するこのようなイオン交換樹脂は、特に活性且つ選択的であることがわかった。米国特許第２，３６６，００７号明細書及び２，５００，１４９号明細書には、このようなスルホン化スチレン－ジビニルベンゼンコポリマーをベースとしたカチオン交換樹脂の調製が記載されている。
【0020】
適したスルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマーには、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲ５０などのものが含まれる。
【0021】
実施形態において、固体酸触媒は、担持酸触媒である。固体酸触媒の担体は、限定されないが、シリカ、アルミナ、チタニア、硫酸化チタニア、及びそれらの化合物並びにそれらの組合せなどの酸化物；硫酸バリウム；炭酸カルシウム；ジルコニア；炭素、特に酸洗浄炭素；並びにそれらの組合せなどの反応条件下で不活性である任意の固体物質であり得る。酸洗浄炭素は、硝酸、硫酸又は酢酸などの酸で洗浄して不純物を取り除いた炭素である。担体は粉末、粒体、ペレット等の形態であり得る。担持酸触媒は、噴霧、ソーキング又は物理的混合、その後の、乾燥、か焼、及び必要ならば、還元又は酸化などの方法による活性化など、任意の数の方法によって、酸触媒を担体上に堆積させることによって調製することができる。少なくとも１つの担体上の少なくとも１つの酸触媒の配合量は、少なくとも１つの酸触媒と少なくとも１つの担体との総合重量を基準として０．１～２０重量パーセントの範囲である。特定の酸触媒は０．１～５％などの低い配合量でより良く機能するが、他の酸触媒は、１０～２０％などのより高い配合量で有用である可能性がいっそう高い。実施形態において、酸触媒は、高純度ベータゼオライト及びイオン交換樹脂などの担体を有さない１００％酸触媒の非担持触媒である。
【0022】
担持及び非担持固体酸触媒の両方とも、限定されないが、０．０１～１５０μｍの粒度を有する粉末形態など、材料に典型的な任意の物理的形態であり得る。固定床反応器のために、触媒は一般的に、均一な０．５～１０ｍｍの大きさを有する、タブレット、押出物、球、及び／又は高機能粒子の形態である。
【0023】
Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する一般的な方法は、
ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、
ｂ）有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの特定の混合物である工程と、
ｃ）第２の混合物を冷却してＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）第２の混合物から固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む。
ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、
ｂ）有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの特定の混合物である工程と、
ｃ）第２の混合物を冷却してＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）第２の混合物から固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む。
【0024】
連続方法において、混合のための撹拌型反応器及び成分を反応させるための固定床又は充填床触媒反応器などの別個の容器内で混合工程ａ）及び反応工程ｂ）を行なうことが有利であり得る。しかしながら、工程ａ）及びｂ）は、考えられる限りでは連続方法又は回分、半回分、又は半連続方法のどれかで、必要ならば単一容器内で行なうことができる。例えば、工程ａ）及びｂ）の組合せは、有機溶媒中の２，４－ＤＮＡ、４－ＮＢＣ、及び固体酸触媒の第１の混合物を形成することとこの混合物を任意選択により攪拌しながら反応させて、ＴＮＢＡ、固体酸触媒、及び有機溶媒の他、任意の未反応の２，４－ＤＮＡ及び４－ＮＢＣを含む第２の混合物を形成することとによって回分法で達成することができる。
【0025】
好ましくは工程ａ）及びｂ）の両方、又は組み合わせられた工程ａ）及びｂ）は、窒素雰囲気下などの不活性雰囲気中で行われる。好ましくは機械的撹拌等、又はスタティックミキサ、又は更に、充填塔若しくはスラリー反応器を通っての混合物のポンプ輸送において生じる乱流などの流体力学のどれかによって、或る種類の攪拌が工程ａ）及びｂ）において存在している。
【0026】
理想的には等モル量の２，４－ＤＮＡ及び４－ＮＢＣが反応のために必要とされるが、一般的に過剰モル量の４－ＮＢＣを添加して共通の不純物を補償する。４－ＮＢＣは、特定の量の相当する酸ＰＮＢＡでほとんど常に汚染されている。いくつかの好ましい実施形態において、４－ＮＢＣ対２，４－ＤＮＡのモル比は、１．０５～１．０７である。更に、いくつかの好ましい実施形態において、第１の混合物は、溶媒１リットル当たり少なくとも５０グラムの２，４－ＤＮＡを混合することによって形成され、いくつかの実施形態において溶媒１リットル当たり２００グラム以上の２，４－ＤＮＡを混合することが更により好ましい。
【0027】
考えられる限りでは非担持触媒を使用して、工程ａ）及びｂ）が単一容器内で行われる場合、触媒は、第１の混合物中に存在している２，４－ＤＮＡの量の一般的に少なくとも５重量パーセントである量で第１の混合物中に存在している。好ましくは触媒は、第１の混合物中に存在している２，４－ＤＮＡの量の少なくとも２０重量パーセントの量で、より好ましくは第１の混合物中に存在している２，４－ＤＮＡの量の少なくとも３０重量パーセントの量で第１の混合物中に存在している。
【0028】
個々の反応体及び／又は第１の混合物中の水分を避けるために様々な積極的な措置を講じることができる。例えば、２，４－ＤＮＡのような個々の成分は、予備乾燥させることができる（例えば、真空下；小さな窒素ブリードを使用して真空炉内で８５～１００℃）。回分、半回分又は段階反応のようないくつかのプロセス異形において、窒素を分散させることと、同時に還流条件下で反応器内で混合物を加熱することによって非担持触媒と２，４－ＤＮＡとの組合せを溶媒中で一緒に乾燥させることができる。しかしながら、これらの混合物が還流条件下で加熱される場合、（４－ＮＢＣ）の導入前に系を１２０℃以下に冷却することが望ましい。代わりに、２，４－ＤＮＡ、４－ＮＢＣ、及び有機溶媒の混合物を形成し、その後に、又は同時に、触媒反応の前に、加熱によって又は特定の他の公知の技術によって、混合物中の望ましくない量の水を取り除くことができる。次にその後この乾燥された混合物は、触媒反応が行われるために固体酸触媒と接触することができる。
【0029】
第１の混合物の触媒反応は、有機溶媒中に少なくともＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド（ＴＮＢＡ）を含む第２の混合物を形成する。少なくとも約９０℃の温度で成分を反応させることが有利である。いくつかの実施形態において、少なくとも約１００℃の温度で成分を反応させることが有利である。いくつかの実施形態において、反応温度は、約９０℃～約１３５℃の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、反応温度は、約１００℃～約１３５℃の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、反応温度は、約１００℃～約１２５℃の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、温度は或るレベルから別のレベルに徐々に上昇され得、一定の時間の間保持され、最終温度が達せられるまでこのプロセスは数回継続され得、一定の時間の間保持される。例えば、回分反応において保持時間は、０．５～１０時間、好ましくは０．５～７．５時間、より好ましくは０．５～５時間の範囲であり得る。好ましくは、反応から生成する副生成物塩酸ガスは反応をシールする不活性ガス（典型的に窒素ガス）を使用して反応から一掃される。特に回分反応において、保持時間の間撹拌が望ましく、反応が終了するか又は十分な量のＴＮＢＡが形成されるまで続けられる。反応の程度は、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）又は高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用して反応混合物からのごく一部のアリコートを分析することによって決定される、２，４－ＤＮＡ、限界反応物質の消失によって決定され得る。
【0030】
非担持固体酸触媒が反応のために使用され且つ溶媒とともにＴＮＢＡ生成物混合物の一部である場合、固体酸触媒は濾過によって、好ましくは高温濾過によって取り除くことができる。例えば、ＴＮＢＡは、高温で溶媒クロロベンゼン中に非常に高い溶解性を有し、低温で非常に低い溶解性を有する。このため、高温で固体酸触媒を取り除いて所望のＴＮＢＡを少しでも除くことを避けることが有利である。次に、ＴＮＢＡと溶媒との混合物を冷却して固体ＴＮＢＡを晶出及び沈殿させることができ、次にＴＮＢＡを溶媒から分離することができる。典型的に、この分離は濾過．によって行われる。好ましくは、濾過は、Ｒｏｓｅｎｍｕｎｄフィルター、Ｎｕｔｓｃｈｅフィルター、フィルタープレス又は回転ドラムフィルターを使用して行われる。最後に、固体ＴＮＢＡを洗浄し、真空炉内で乾燥させる。具体的には、固体ＴＮＢＡをメタノールなどのアルコールで洗浄するか或いは他の方法で処理して残留した有機溶媒を取り除くことができる。同様に、必要ならば、ＴＮＢＡを水酸化ナトリウムなどの弱い塩基水溶液で洗浄して、塩酸などの反応の一切の酸性副生成物を取り除くことができる。
【実施例】
【0031】
以下の実施例において使用されるとき、転化率のパーセント（％）及び収率のパーセントは
として定義される。
ＴＮＢＡ、４－ＮＢＣ、及び２，４－ＤＮＡの量は、ＨＰＬＣクロマトグラムを使用する面積パーセント技術を使用して決定された。
【数1】
ＴＮＢＡ、４－ＮＢＣ、及び２，４－ＤＮＡの量は、ＨＰＬＣクロマトグラムを使用する面積パーセント技術を使用して決定された。
【0032】
比較例Ｅ及び実施例１～４：
比較例Ａ及び実施例１～４は、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための回分法を説明する。窒素の小さな連続ブリード下で１００℃の真空炉内で一晩乾燥された、１５グラム（０．０８２モル）の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）、１７．２グラム（０．０９２モル）の４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）、５．０グラムの触媒、及び２００ｍｌのクロロベンゼンを熱電対、機械的攪拌機、窒素入口、及び冷却器を取り付けた５００ｍｌの４首反応フラスコ内に入れた。反応混合物を１２０℃に加熱し、所望の反応時間の間撹拌した。以下の表に記載された運転時間の間反応が行われた後、それを一晩室温に冷却した。次いで、１００ｍｌのジメチルホルムアミドを反応器内に加え、８０℃に加熱し、１時間の間撹拌した。０．２μフリットフィルターを使用して反応混合物を高温で濾過し、溶液をＨＰＬＣによって分析した。異なったタイプの固体酸触媒及び運転時間について２，４－ＤＮＡの転化率及びｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）の収率を以下の表に示した。
比較例Ａ及び実施例１～４は、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための回分法を説明する。窒素の小さな連続ブリード下で１００℃の真空炉内で一晩乾燥された、１５グラム（０．０８２モル）の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）、１７．２グラム（０．０９２モル）の４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）、５．０グラムの触媒、及び２００ｍｌのクロロベンゼンを熱電対、機械的攪拌機、窒素入口、及び冷却器を取り付けた５００ｍｌの４首反応フラスコ内に入れた。反応混合物を１２０℃に加熱し、所望の反応時間の間撹拌した。以下の表に記載された運転時間の間反応が行われた後、それを一晩室温に冷却した。次いで、１００ｍｌのジメチルホルムアミドを反応器内に加え、８０℃に加熱し、１時間の間撹拌した。０．２μフリットフィルターを使用して反応混合物を高温で濾過し、溶液をＨＰＬＣによって分析した。異なったタイプの固体酸触媒及び運転時間について２，４－ＤＮＡの転化率及びｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）の収率を以下の表に示した。
【0033】
【表1】
【0034】
これらの実施例における反応速度の計算は触媒がない場合の反応速度が最低であることを示し、相対的な反応速度は以下の通りである：触媒無し（７．８ｈ－１）＜ＣＰ－８１４Ｅベータゼオライト（８．３ｈ－１）＜Ｄｏｗｅｘ（登録商標）Ｍａｒａｔｈｏｎ（商標）ＣＨ＋（１０ｈ－１）＜Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲ５０（１０．７ｈ－１）＜モントモリロナイト粘土（１６．６ｈ－１）。
【0035】
実施例５
この実施例は、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための段階的方法を説明する。３０グラム（０．１６４モル）の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）及び２００ｍｌのクロロベンゼンを温度計、磁気スターバー、窒素入口及びＤｅａｎ－Ｓｔａｒｋトラップを取り付けた１０００ｍｌの４首反応フラスコ内に入れた。混合物を窒素雰囲気下で５分間撹拌した。混合物を加熱して還流し、７ｍｌのクロロベンゼン凝縮物を採取して一切の残留水分を取り除くのを助けた。７ｍｌのクロロベンゼン凝縮物を回収した後に１０グラムの固体モントモリロナイト（Ｋ－１０）触媒を添加した。
この実施例は、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための段階的方法を説明する。３０グラム（０．１６４モル）の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）及び２００ｍｌのクロロベンゼンを温度計、磁気スターバー、窒素入口及びＤｅａｎ－Ｓｔａｒｋトラップを取り付けた１０００ｍｌの４首反応フラスコ内に入れた。混合物を窒素雰囲気下で５分間撹拌した。混合物を加熱して還流し、７ｍｌのクロロベンゼン凝縮物を採取して一切の残留水分を取り除くのを助けた。７ｍｌのクロロベンゼン凝縮物を回収した後に１０グラムの固体モントモリロナイト（Ｋ－１０）触媒を添加した。
【0036】
溶液温度を１２０℃まで冷却し、粉末漏斗を使用して３２．１グラム（０．１６８モル）の４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）を添加した。４－ＮＢＣの添加が終了すると、反応混合物を加熱して還流し、５時間の間撹拌した。一晩室温に冷却した後、淡褐色固体が溶液から沈殿した。固体を濾過によって採取した。採取された固体を２００ｍｌのメタノールを有するビーカー内で洗浄し、濾過し、０．１ＮのＮａＯＨでｐＨ７．０に調節された、５００ｍｌの水で洗浄した。固体を回収し、一晩１００℃の真空炉内で乾燥させた。反応は、５１．５６グラムのＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）（２，４－ＤＮＡに基づいて９４．７％の収率）を生じた。ＴＮＢＡ重量は、モントモリロナイトがこの手順で取り除かれないので、その重量について補正された。
【0037】
実施例６～８
窒素の小さな連続ブリード下で１００℃の真空炉内で一晩乾燥された、１５グラム（０．０８２モル）の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）、表２に記載された指定量の触媒、及び１００ｍｌの１，２－ジクロロベンゼンを、熱電対、機械的攪拌機、窒素入口を有する添加漏斗、及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの４首反応フラスコ内に入れた。反応混合物を１２０℃に加熱し、添加漏斗から１００ｍＬの１，２－ジクロロベンゼン中に溶解された１７．２グラム（０．０９２モル）の４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）を一定の撹拌下にて３０分で連続的に添加した。反応混合物を１２０℃に維持し、所望の反応時間の間撹拌した。以下の表に記載された運転時間の間反応が行われた後、それを一晩室温に冷却した。次いで、１００ｍｌのジメチルホルムアミドを反応器内に加え、８０℃に加熱し、１時間の間撹拌した。０．２μフリットフィルターを使用して反応混合物を高温で濾過し、溶液をＨＰＬＣによって分析した。異なったタイプの固体酸触媒、触媒の量、及び運転時間について２，４－ＤＮＡの転化率及びＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）の収率を以下の表に示した。
窒素の小さな連続ブリード下で１００℃の真空炉内で一晩乾燥された、１５グラム（０．０８２モル）の２，４－ジニトロアニリン（２，４－ＤＮＡ）、表２に記載された指定量の触媒、及び１００ｍｌの１，２－ジクロロベンゼンを、熱電対、機械的攪拌機、窒素入口を有する添加漏斗、及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの４首反応フラスコ内に入れた。反応混合物を１２０℃に加熱し、添加漏斗から１００ｍＬの１，２－ジクロロベンゼン中に溶解された１７．２グラム（０．０９２モル）の４－ニトロベンゾイルクロリド（４－ＮＢＣ）を一定の撹拌下にて３０分で連続的に添加した。反応混合物を１２０℃に維持し、所望の反応時間の間撹拌した。以下の表に記載された運転時間の間反応が行われた後、それを一晩室温に冷却した。次いで、１００ｍｌのジメチルホルムアミドを反応器内に加え、８０℃に加熱し、１時間の間撹拌した。０．２μフリットフィルターを使用して反応混合物を高温で濾過し、溶液をＨＰＬＣによって分析した。異なったタイプの固体酸触媒、触媒の量、及び運転時間について２，４－ＤＮＡの転化率及びＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）の収率を以下の表に示した。
【0038】
【表2】
【0039】
比較例Ｂ
比較例Ｂは、溶媒に可溶性である、塩化鉄触媒の先行技術の使用を説明する。触媒としてＦｅＣｌ3を使用して、実施例１～４の回分手順を使用した。具体的には、６８ｍｇのＦｅＣｌ3触媒を添加し、反応は２．５時間の間行われた。２，４－ＤＮＡ（限界反応物質）の９９．６％転化率に対してＴＮＢＡの９７．８％収率が得られたが、これは本発明の実施例に匹敵する。しかしながら、最終生成物からＦｅＣｌ3触媒を取り除くために追加の工程が必要とされた。
比較例Ｂは、溶媒に可溶性である、塩化鉄触媒の先行技術の使用を説明する。触媒としてＦｅＣｌ3を使用して、実施例１～４の回分手順を使用した。具体的には、６８ｍｇのＦｅＣｌ3触媒を添加し、反応は２．５時間の間行われた。２，４－ＤＮＡ（限界反応物質）の９９．６％転化率に対してＴＮＢＡの９７．８％収率が得られたが、これは本発明の実施例に匹敵する。しかしながら、最終生成物からＦｅＣｌ3触媒を取り除くために追加の工程が必要とされた。
【0040】
典型的に、最終生成物から塩化鉄を取り除くために以下のものなどのプロセスが必要である。２，４ＤＮＡの完全な転化後に、ＴＮＢＡウエットケークが母液から分離される。最初にウエットケークをメタノールで４回洗浄し（各洗浄においてウエットケークの約１．４×ｗｔ．）、その後に、０．２５ｗｔ％のアンモニアを有する水酸化アンモニウム水洗浄液で１回洗浄し（ウエットケークの約２．５×ｗｔ．）、最後に脱イオン水洗浄液で２回洗浄した（各洗浄においてウエットケークの２×ｗｔ．）。
【0041】
実施例９
この実施例は、図１に示されるようなＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための１つの連続方法を説明する。このプロセスは、混合容器１と、固体酸触媒を含有する固定床触媒反応器２とを利用する。反応体２，４－ＤＮＡ及び４－ＮＢＣ並びに溶媒クロロベンゼンが、そこでそれらが混合される入口ポイント３経由で混合容器１に導入される。混合容器１は、入口ポイント８を通って導入され出口ポイント９を通って容器からパージされる窒素を使用して不活性化される。クロロベンゼン中の２，４－ＤＮＡと４－ＮＢＣの混合物はポンプ４経由で触媒反応器２に輸送される。触媒反応器に多点熱電対１０を取り付けて触媒床の温度を維持及び制御する。固定床反応器内に有機溶媒中の生成された所望のＴＮＢＡが出口７経由でプロセスを出る。固定床反応器からの出口ストリームの一部は、ポンプ５経由でプロセスに再循環される。触媒反応器２は、入口ポイント６経由で窒素を供給される。これにより、窒素は再循環ライン経由で再循環ストリームに供給されるが、それは必要ならば触媒反応器に直接に供給され得る。
次に、本発明の態様を示す。
１. ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、
ｂ）前記有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で前記第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと前記有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、前記固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの混合物である工程と、
ｃ）前記第２の混合物を冷却して前記Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）前記第２の混合物から前記固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法。
２. ａ）において形成される有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む前記第１の混合物が前記固体酸触媒を含有する、上記１に記載の方法。
３. 前記固体酸触媒を含有する前記第１の混合物が、前記２，４－ジニトロアニリン、有機溶媒、及び固体酸触媒を予備混合することと、その後に４－ニトロベンゾイルクロリドを添加することによって形成される、上記２に記載の方法。
４. 前記固体酸触媒が連続固定床反応器の一部である、上記１に記載の方法。
５. 工程ｂ）が前記第１の混合物を撹拌することを含む、上記２又は３に記載の方法。
６. 工程ｂ）の後であるが工程ｃ）の前に、前記固体酸触媒が前記第２の混合物から取り除かれる、上記２又は３に記載の方法。
７. 前記固体酸触媒が濾過によって取り除かれる、上記６に記載の方法。
８. 前記酸性粘土がモントモリロナイト粘土である、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
９. 前記イオン交換樹脂が、スルホン酸官能基を有するイオン交換樹脂である、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１０. 少なくとも工程ｂ）が不活性雰囲気下で行われる、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１１. 工程ａ）の前に前記２，４－ジニトロアニリンが有機溶媒と組み合わせられ、水分が組合せから取り除かれる、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１２. 前記有機溶媒がクロロベンゼンである、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１３. 前記固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドが工程ｄ）において濾過によって取り出される、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１４. 工程ａ）が約１００℃～約１３５℃の温度で行われる、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
この実施例は、図１に示されるようなＮ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミド）（ＴＮＢＡ）を製造するための１つの連続方法を説明する。このプロセスは、混合容器１と、固体酸触媒を含有する固定床触媒反応器２とを利用する。反応体２，４－ＤＮＡ及び４－ＮＢＣ並びに溶媒クロロベンゼンが、そこでそれらが混合される入口ポイント３経由で混合容器１に導入される。混合容器１は、入口ポイント８を通って導入され出口ポイント９を通って容器からパージされる窒素を使用して不活性化される。クロロベンゼン中の２，４－ＤＮＡと４－ＮＢＣの混合物はポンプ４経由で触媒反応器２に輸送される。触媒反応器に多点熱電対１０を取り付けて触媒床の温度を維持及び制御する。固定床反応器内に有機溶媒中の生成された所望のＴＮＢＡが出口７経由でプロセスを出る。固定床反応器からの出口ストリームの一部は、ポンプ５経由でプロセスに再循環される。触媒反応器２は、入口ポイント６経由で窒素を供給される。これにより、窒素は再循環ライン経由で再循環ストリームに供給されるが、それは必要ならば触媒反応器に直接に供給され得る。
次に、本発明の態様を示す。
１. ａ）有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む第１の混合物を形成する工程と、
ｂ）前記有機溶媒に可溶性ではない固体酸触媒の存在下で前記第１の混合物を少なくとも９０℃の温度で反応させて、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドと前記有機溶媒とを含む第２の混合物を形成する工程であって、前記固体酸触媒が酸性粘土、イオン交換樹脂、ベータゼオライト、スルホン化テトラフルオロエチレン系フルオロポリマーコポリマー、又はそれらの混合物である工程と、
ｃ）前記第２の混合物を冷却して前記Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを固体として沈殿させる工程と、
ｄ）前記第２の混合物から前記固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを取り出す工程とを含む、Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドを製造する方法。
２. ａ）において形成される有機溶媒中に２，４－ジニトロアニリンと４－ニトロベンゾイルクロリドとを含む前記第１の混合物が前記固体酸触媒を含有する、上記１に記載の方法。
３. 前記固体酸触媒を含有する前記第１の混合物が、前記２，４－ジニトロアニリン、有機溶媒、及び固体酸触媒を予備混合することと、その後に４－ニトロベンゾイルクロリドを添加することによって形成される、上記２に記載の方法。
４. 前記固体酸触媒が連続固定床反応器の一部である、上記１に記載の方法。
５. 工程ｂ）が前記第１の混合物を撹拌することを含む、上記２又は３に記載の方法。
６. 工程ｂ）の後であるが工程ｃ）の前に、前記固体酸触媒が前記第２の混合物から取り除かれる、上記２又は３に記載の方法。
７. 前記固体酸触媒が濾過によって取り除かれる、上記６に記載の方法。
８. 前記酸性粘土がモントモリロナイト粘土である、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
９. 前記イオン交換樹脂が、スルホン酸官能基を有するイオン交換樹脂である、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１０. 少なくとも工程ｂ）が不活性雰囲気下で行われる、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１１. 工程ａ）の前に前記２，４－ジニトロアニリンが有機溶媒と組み合わせられ、水分が組合せから取り除かれる、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１２. 前記有機溶媒がクロロベンゼンである、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１３. 前記固体Ｎ－（２，４－ジニトロフェニル）－４－ニトロベンズアミドが工程ｄ）において濾過によって取り出される、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
１４. 工程ａ）が約１００℃～約１３５℃の温度で行われる、上記１～３のいずれか一項に記載の方法。
【図1】