Способ получения фталимида

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛИМЦДА взаимодействием фталевого ангидрида с карбамидом при нагревании, о тличающийся тем, .что, с целью упрощения процесса, повышения выхода и качества целевого продукта, процесс осуществляют при мольном соотношении 1:0,5-0,7, температуре 95115с и разряжении 0,02-0,8 атм с последукщим нагревом реакционной массы до 150-170 С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ И

РЕСПУБЛИН ае (1и

m4 С 07 D 209/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3328304/23-04 (22) 29.06.81 (46) 07.11.86. Бюл. В 41 (71) Научно-исследовательский институт химикатов для полимерных материалов (72) А.А. Овчинников, В.П. Дудин, В.В. Конов, Ю.М. Рапопорт, В.И.Хлыбов, В.В. Давитулиани, Б.Н. Горбунов и Е.С. Макарова (53) 547.584.07(088.8) (56) Патент США В 3819648, кл. 260-326, опублик. 1975.

Отчет ВНИИХСЗР. "Оказание технической помощи при пуске и освоении основных производств (производство фталофоса) за 1977". М., ВНИИХСЗР, с.70. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛИМИПА взаимодействием фталевого ангидрида с карбамидом при нагревании, о т- . л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения выхода и качества целевого продукта, процесс осуществляют при мольном соотношении 1:0,5-0,7, температуре 95115 С и разряжении 0,02-0,8 атм с последующим нагревом реакционной массы до 150-170 С.

9 1077233

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фталимида, широко используемого в химической промышленности в качестве промежуточного продукта при синтезе замедлителей подвулканизации каучуков и в фармацевтической промьпнлен" ности при синтезе аланина.

Известен способ получения фталимида взаимодействием 1 моля фталевой 10 кислоты или ее ангидрида с 0,5-2 моль (предпочтительнр с 0,75-1 моль) карбамида при температуре 130-230 С в среде ароматического растворителя, ограниченно растворяющего фталевую !5 кислоту и ее ангидрид, но не растворяющего карбамид. Целевой продукт выделяют иэ суспенэии центрифугированием, осадок -промывают от растворителя водой и сушат. Выход фталимида 20 составляет 90-96 от теории, температура плавления равна 232-235 С.

Недостатком указанного способа является использование токсичных и пожароопасных растворителей, не- 25 обходимость фильтрования суспензии, промывки и сушки осадка, регенерации растворителя, наличие значительного количества сточных вод, загрязненных растворителей.

° Наиболее близким к предложенному способу по .технической сущности и достигаемому результату является способ получения фталимида взаимодействием фталевого ангидрида с карбамидом при мольном соотношении 1:0,8 о при температуре 140-170 С.

Образовавшееся в результате реакции твердое вещество суспендируют в кипящей воде, фильтруют, промывают водой и отжимают. Выход составляет 91,5 в пересчете на загружен. ный фталевый ангидрид. Температура .плавления целевого продукта 232237 С.

К недостаткам описанного способа относятся неуправляемость технологи

1 ческого процесса, его повышенная опасность вследствие вспенивания и возможного выброса нагретой до

170 С реакционной массы из реактора, получение промежуточного продукта в виде твердой пены и необходимость разрушения указанной пены водой (при этом возможен выброс кипящей воды и реакционных газов из аппарата), наличие стадии фильтрования и отмывки целевого продукта от солей, не30

55 достаточно высокий выход. Другим недостатком является агломерирование целевого продуКта вследствие спекания реакционной массы и неполного ее разрушения при кипячении с водой.

Кроме того, целевой продукт содержит

4-7/ воды.

Целью изобретения является упрощение процесса, повышение выхода и качества целевого продукта.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения фталимида, который .заключается в том, что фталимид подвергают взаимодействию с карбамидом при их мольном соотношении 1:0 5-0,7 при температуре

95-115 С и разрежении 0,02-0,8 атм с последующим нагревом реакционной массы до 150-170 С.

Отличительными признаками способа является осуществление процесса при мольном соотношении фталевый ангидрид: карбамид равном 1:0,5-0,7, температуре 95-115ОС и разряжении

0,02-0,8 атм с последующим нагревом реакционной массы до 150-170 С.

По способу в смеситель с зетобразными лопастями загружают фталевый ангидрид и карбамид в мольном соотношении 1:0,5-0,7, предпочтительно 1:0,6, герметизируют смеситель, соединяют его через прямой холодильник и приемник реакционной воды с вакуумной линией, создают. в смесителе разрежение с 0,02-0,8 атм и нагревают содержимое при пвремешивании со скоростью 1-3 С в 1 мин.

Коэффициент загрузки смесителя принимают равным 0,6-0,7. При достижении в реакционной массе температуры

95 С начинается плавление реакционо ной массы, которое заканчивается при температуре 110-115 С. При дальнейшем нагреве от 110-115 С до 125-130 С полученный плав разлагается с выделением углекислого газа и образованием промежуточных аммонийных солей фталевой кислоты. В указанном интервале температур процесс идет без выделения тепла и сопровождается фаэовым переходом: плав превращается в твердый крупнокристаллический продукт. При достижении температуры

125-130 С начинается процесс образования фталимида, сопровождающийся выделением тепла и реакционной воды.

Температура реакционной массы при этом самопроизвольно возрастает до

3 1077233 4

i50-160 С, а затем быстро снижается акционную массу охлаждают при перви . на 5 — 10 С. Реакционная масса в этот шивании до комнатной температуры и момент представляет сухой мелкокрис- выгружают иэ смесителя. таллический фталимид с включением 1!случают 440,4 г мелкокристаллиотдельных крупных кристаллов аммо- ческого порошка, имеющего температунийных солей. Массу подогревают ру плавления 236-237 С. Выход состава до 150-170 С, выдерживают при ука-. ляет 99,8Х от теории, содержание осзанной температуре 10-60 мин до пол- новного вещества 97,4Х., амионийных ного разложения аммонийных солей, солей О, 15Х, кислые примеси отсутстохлаждают до комнатной температуры 1р вуют. и выгружают, С выходом 99-100Х Пример 3. В смеситель, наполучают порошкообразный мелкокрис- гретый до температуры 60-90 С, загруталлический обезвоженный продукт, жают 444,36 г (3 моль) фталевого ан имеющий температуру плавления 234- гидрида и 126, 1 r карбамида

237 С, содержащий не более 0,5Х кис- 15 (2, 1 моль) (мольное соотношение равлых примесей, не более 0 5Х аммоний- но 1:0,7); герметизируют смеситель, ных солей. создают в нем разрежение 0,02-0,1 атм

Пример 1. В.смеситель ти- и при перемешивании нагревают смесь па Вернер-Пфлейдерер емкостью 1,5 л со скоростью 1-3 С в 1 мин. При 95о загружают 444,36 г (3 моль) фтале- 2р 115 С смесь расплавляется полученный о вого ангидрида и.90,09 г (1,5 моль) плав нагревают до 170 С и вьщержикарбамида (мольное соотношение ком- вают при этой температуре 10-15 мин. понентов 1:0,5). Смеситель снабжен По окончании выдержки реакционную зет-образными лопастями, рубашкой массу охлаждают при перемешивании для обогрева и охлаждения и крышкой, 25 до комнатной температуры и выгружаат. имеющей штуцеры для загрузки реаген- Получают 439, 1 г мелкокристалличастов, отсоса паров и термопары. Пос- кого порошка, имеющего температуру ле загрузки реагентов смеситель rep- плавления 235-236 С. Выход составламетизируют, устанавливают в нем раз- ет 99,5Х от теории, содержание осряжение в 0,02-0, 1 атм и при переме- зо новного вещества 97,3Х, аммонийных шивании нагревают смесь со скоростью солей 0 21Х кислые примеси отсутста, о, ф оф

1-3 С в 1 мин. При достижении 95 С вуют. смесь начинает плавиться, плавление 1 заканчивается при 110-115 С. Полу- Пример 4. В смеситель СН-50 . ченный плав нагревают до !5 ОС и вы- емкостью 50 л, снабженный прямым

35 держивают при указанной температуре холодильником, пРиемником РеакЦион60 мин. По окончании выдержки полу- ной воды и соединенный с вакУУмной ченный продукт при перемешивании системой, загружают 22 кг охлаждают до комнатной температуры. . (0,!485 моль) фталевого ангидрида и 5,35 кг (0,089 моль) карбамида

Получают 439,1 г мелкокристалли- 4О (мэльное соотношение компонентов ческого порошка, имеющего температуру

"" -"35 равно 1:0,6). Смеситель герметиэи,плавления 234-235 С. Выход составруют, создают в нем разрежение в ляет 99,5Х от теории, содержание 0,1-0,15 атм, включают перемешиваосновного вещества 9 Х кислых примесей 0,33Х, аммонийных солей 0,41 . 4> ние и нагревают реакционную массу при перемешивании в течение часа

П Р и м е Р 2. В смеситьэ на-: до темп 9 — О о 60-90 С 444,36

3 моль) фталевого ангидрида и 108 г (1 8 моль) ка бам а дрид . 20-30 мин до расплавления .продукта р ид (мольное соот- и нагревают реакционную массу в теченошение фталевый ангидрид: карба- 5О н е 15-20 мин до 125-130 С В интемид равно 1:0,6), герметиэируют сме- вале температуры 110-130 С процесс ситель, устанавливают в нем аз ежем разреже- сопровождается выделением углекислоние 0.,02-0, 1 атм и при перемешивании го газа. При достижении в реакционной нагревают со скоростью 1-3 С в 1 мин. массе температуры 125-130 С п ек ар — смесь расплавляется, полученный плав нагревают до 160 С ку смесителя, температура реакциони выдерживают при этой температуре ной массы при этом за 5-20 мин по20-30 мин. По окончании выдержки ре- вышается до 155-156 С эа счет выде1077233

15

25

5 ляющегося реакционного телла. При о температуре 135-140 С начинается выделение воды и избыточного против стехиометрического количества аммиака. При достижении указанной температуры в системе устанавливают разрежение в 0,7-0,8 атм. Вьделяющиеся пары воды конденсируют в холодильнике и собирают в приемник, газообразные продукты реакции улавливают н водяной ловушке. При достижении в реакционной ññå температуры

155-156 С в рубашку смесителя подают теплоноситель, нагревают массу до 160-165 С и вьдерживают при указанной температуре 30 мин. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и выгружают.

Получают 21,9 кг мелкокристаллического порошка имеющего температу1 о ру плавления 235,5-237 С и содержащего 97,5% основного вещества, 0,1%. кислых примесей и 0,42% аммонийных солей. Выход составляет 99,5% от теории.

Пример 5. В смеситель емкостью 1,5 л, нагретый до 60-90 С; загружают 444,36 r (3 моль) фталевого ангидрида и 108,! г (1,8 моль) карбамида (мольное соотношение фталевый ангидрид : карбамид равно

1:0,6), герметиэируют смеситель, устанавливают в нем разрежение 0,8 атм и при перемешивании нагревают со скоростью 1-3 С в 1 мин. При 95-115 С смесь расплавляется. Полученный план

О нагревают до 160 С и выдерживают при этой температуре 20 мин. По окон-40 чании выдержки реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и выгружают.

Получают 440,4 r мелкокристаллического порошка, имеющего температу- 45 ру плавления 236-237 С, содержащего

98, 1% основного вещества, 0 05% кислых примесей. Примесь аммонийной соли отсутствует, выход составляет

98,8% от теории.

Таким образом, описываемый способ имеет ряд преимуществ перед извест ным . а) описываемый процесс значительно проще, в нем отсутСтвуют стадии суспендирования реакционной массы . в воде, фильтрования суспензии, промывки осадка, 6 б) процесс легко управляем и н лромышпенных условиях может быть осуществлен по заданной программе, так как процесс состоит из трех последовательных стадий (получение эвтектики, разложение эвтектики до аммонийной соли, термообработка соли до превращения ее но фталимид), каждая из которых лимитируется только температурой реакционной массы и может быть по желанию замедлена или ускорена, по известной технологии процесс практически неуправляем, так как после расплавления реагентов реакция протекает очень бурно и заканчивается в течение нескольких минут. в) в описываемом способе отсутствует вспенивание реакционной массы и поэтому он значительно безопаснее, чем известный. По той же причине данный способ позволяет увеличить коэффициент загрузки реактора в 44,5 раза.

Отсутстние вспенивания объясняется спокойным, постадийным протеканием процесса, растянутостью газовыделений во времени, отсутстнием дополнительных тепловыделений (теплового эффекта реакции) при переходе от жидкой эвтектики к твердой аммонийной соли. По известной технологии нсе реакционные. газы (углекислый газ, пары-ноды, непрореагированший аммиак) выделяются в течение нескольких минут. В течение тех же минут вьделяется все реакционное тепло, а реакционная масса находится,и в этот момент в жидком, расплавленном виде ° г) Способ обеспечивает повышение выхода на 8-9%,несколько более высокую температуру плавления, полное отсутствие воды в целевом продукте. д) Данный способ, в отличие .от известного, обеспечивает получение целевого продукта в виде мелкокристаллического порошка, в том числе и при увеличении масштаба реактора.

Отсутствие агломерата обеспечивается, с одной стороны, условиями получения продукта (отсутствием твердой, спекшейся пены, получением фталимида через ряд промежуточных продуктов), а с другой стороны, тем, что используемые н качестве реактора смесители являются хорошими диспергаторами и широко применяются в промьппленности для размола различных материалов.