Способ получения n-алкилимидазолов

 

Изобретение касается замещенных имидазолов, в частности получения N-алкилимидазолов общей формулы CRiFWCH CH-NR2 . где или СНз, R2-CH3 или этил, которые применяют в качестве катализаторов ацетилирования спиртов и аминов. Цель - повышение селективности и производительности процесса. Последний ведут алкилированием Ri-содержащего имидазола соответствующим спиртом при 310- 330°С в присутствии гетерогенного катализатора-декатионированного цеолита типа У с остаточным содержанием Na20 0,9- 1,2 мас.%, со скоростью пропускания имидазола 0,3-0,46 . В этом случае достигается практически 100%-ная селективность алкилирования и лучшая в 2-2,5 раза производительность процесса.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 07 0 233/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rIO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21), 4696786/04 (22) 24.04,89 (46) 30.06.91. Бюл. ЬЬ 24 . (71) Институт оргайической химии им. Н.Д.

Зелинского (72) Г.В; Исагулянц, К.М. Гитис, Г.E. НеумОева, К.К. Вентерс и И.К. Юргевица (53) 547.781.2,07(088.8) (56) Патент ФРГ М 1670293; кл. С 07 О 233/58, опублик. 25;11.76. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-АЛКИЛИМИДАЗОЛОВ (57) Изобретение касается замещенных имидазолов, в частности получения N-алкилимидазолов общей формулы CFj-MИзобретение относится к усовершенствованному способу получения N-алкилимидазолов, которые находят применение в тонком органическом синтезе в качестве катализаторов ацетилирования спиртов, фосфорилирования спиртов и аминов, в производстве полиуретановых пористых материалов.

Целью изобретения является повышение производительности и селективности

N-алкилирования имидазола.

Согласно предлагаемому способу алкилируют имидазол спиртами при. 310-3300С при весовой скорости. пропускания имида.зола 0,30-0,46 ч в присутствии в качестве катализатора декатионированного цеолита типа У с остаточным содержанием NazO 0,91,2 мас.g. .Пример 1. Приготовление катализатора.

90см (56,29 г) цеолита ИаУ(3!02/AlzOa

- 5,74) загружают в 2-литровую колбу, заливают 1800 мл водного раствора, содержаще Ы2, 1659408 А1

CH=CH-ИЯ2, где Rt — Н или СНЗ, R2 — СНЗ или атил, которые применяют в качестве катализаторов ацетилирования спиртов и аминов.

Цель — повышение селективности и производительности процесса. Последний ведут алкилированием Я1-содержащего имидазола соответствующим спиртом при 310—

330 С в присутствии гетерогенного катализатора-декатионированного цеолита типа У с остаточным содержанием NazO 0,9—

1,2 мас. со скоростью пропускания имидазола 0,3-0,46 ч ". В этом случае достигается практически 100 -ная селективность алкилирования и лучшая в 2-2,5 раза производительность процесса.

°го 31,14 г NH4CI, и содержимое перемешивают в течение 6 ч при нагревании на кипящей водяной баке, После отстаивания суспензии раствор декантируют, а осадок отмывают на стеклянном фильтре дистиллированной водой до исчезновения реакции на CI-ионы. Указанную операцию повторяют дважды, после чего промытый осадок сушат при 120 С, а затем прокаливают в муфельной печи при 5000С в течение 6 ч.

Цеолит после прокаливания вновь подвергают декатионированию с таким же количеством водного раствора NH@CI, после чего отфильтрованный и отмытый осадок окончательно высушивают и прокаливают аналогичнымм образом. Получен н ы и порошок прессуют и выделяют фракцию 1-2 мм. Содержание йа20 1,2 мас. .

Пример 2. В вертикальный кварцевый реактор загружают 17 см (12,57 г) приготовленного катализатора и в токе воздуха нагревают до 320 С. При достижении указанной температуры воздух вытесняют

1659408 инертным газом, затем газ перекрывают и в реактор пускают 46,1%-ный раствор имидаэола в метаноле в течение 6 ч со скоростью

11 мл/ч. Это соответствует весовой скорости пропускания имидазола 0,37 ч . В продуктах, отбиравшихся каждый час, обнаружены только N-метилимидазол и непрореагировавший метанол, Имидазола в каких-либо побочных продуктах не обнаружено. Таким образом, конверсия имидазола

100%, селективность по N-метилимидазолу 100%, производительность катализатора по N-vemauvvpasony 0,45 г/r ч.

Пример 3. Через 178 см катализа,тора аналогично описанному пропускают при 310 С 45,4%-ный раствор 2-метилимидаэола в метаноле со скоростью 11 мл/ч, что соответствует весовой скорости подачи 2-метилимидазола 0,35 ч, Смесь пропуска.ют в течение 3 дней по 6 ч ежедневно. Отбор продуктов производят каждый час, Катализаты, собранные в первые 6 ч, согласно

ГЖХ, содержат только 1,2-диметилимидазол и непрореагировавший метанол, а начиная с 7-го часа — еще 0,3 — 0,4% исходного

2-метилимидазола. Конверсия 2-метилимидазола в течение опыта 99-100%, селективность 100%, Производительность катализатора по 1,2-диметилимидазолу 0,41 г/r ч. Для выделения чистого продукта из реакционной смеси сначала отгоняют метанол и воду, а затем остаток перегоняют под вакуумом, отбирая фракцию при 99-101 С (21 мм рт.ст.). Получают 1,2-диметилимидаэол с выходом 90 мол,%, считая на исходный

2-метилимидазол. По данным элементного анализа, %; С 62,51; Н 8,43; N 29,24; теор, С, 62,5; Н 8,33; N 29,16.

Пример 4. Через 17 см катализатора, регенерированного после предыдущего опыта в токе воздуха при 550 С, пропускают прй 320 С 45, 4%-ный раствор

2-метилимидаэола в метаноле в течение 6 ч со скоростью 11 мл/ч, что соответствует весовой скорости подачи 2-мегилимидазола

0,35 ч . В продуктах, отбираемых каждый

-1 час, присутствуют 1,2-диметилимидаэол, непрореагировавший метанол и не более

0,2% исходного 2-метилимидазола. Кон версия 2-метилимидазола 99%, селективность . в100%, производительность катализатора по

1,2-диметилимидазолу 0,41 г/r ч.

Пример 5; Через 17 см аналогичного катализатора, но содержащего 0,9 мас,% Ма О, пропускают при 320 С 46,1%ный раствор имидазола в метаноле в течение 6 ч со скоростью 11,2 мл/ч. Весовая скорость подачи имидазола составляет 0,46 ч . Конверсия имидазола и селективность превращения в N-метилимидазол близки к

100%. Производительность катализатора по N-метилимидазолу 0,55 r/ã ч, П ри мер 6. Через 17см катализатора аналогично описанному пропускают в течение 6 ч при 330 С 31,7 -ный раствор

J 1 мл/ч, что соответствует весовой скорости подачи 2-метилимидазола 0,30ч . В продуктах, отбираемых каждый час, присутствуют

1-атил-2-метилимидаэол, непрореагировавшие этанол, не более 2% 2-метилимидазола и менее 0,1% побочных продуктов, Конверсия 2-метилимидазола 97 — 98%, селективность более gg% производительность катализатора по 1-этил-2-метилимидаэолу—

0,38 гlг ч, Пример 7. Через 17 см катализатора аналогично описанному, содержащего (0,25 мас.% Ка20), пропускают при 250 С

45,4%-ный раствор 2-метилимидазола в метаноле со скоростью 11 мл/ч в течение 1 ч, что соответствует весовой скорости подачи

2-метилимидаэола 0,25 ч ". В продуктах обнаружены 1,2-диметилимидазол, непрореагировавшие метанол и 2-метилимидазол.

Конверсия 2-метилимидазола 85,6%, выход

1,2-диметилимидаэола 65 мол.%, считая на исходный 2-метилимидазол.

Пример 8; Через 17 см катализатора, содержащего 5,8 мас.% Ка О, пропускают при 350 С 45,4%-ный раствор

2-метилимидазола в метаноле со скоростью

22 мл/ч в течение 1 ч, что соответствует весовой скорости подачи 2-метилимидазола

0,7 ч ". В продуктах обнаружены 1,2-диметилимидазол, непрореагировавшие метанол и 2- метилимидазол. Конверсия 2-метилимидаэола 67%, выход 1,2-диметилимидазола

51,2 мол.%, считая на исходный 2-метилимидазол.

Как видно из приведенных примеров, проведение процесса с цеолитным катализатором при весовой скорости подачи имидазола 0,3-0,45 ч позволяет в 2-2;5 раза повысить производительность процесса по сравнению с известным способом N-алкилирования имидазола. Это позволяет резко увеличить прибыль, оборачиваемость средств,:повысить эффективность использования оборудования. Известно, что алкилирование ароматических углеводородов спиртами с использованием цеолитов протекают недостаточно селективно, поскольку при этом образуются полиалкилаты, а алкилирующие спирты сами претерпевают различные превращения. В предложенной системе имидазол — спирт — цеолит при весовой скорости пропускания имидаэола

0,30-0,45 ч достигнута селективность алкилирования, близкая к 100%.

15

25

40

50

2-метилимидазола в этаноле со скоростью

1659408

Rz — метил или атил, алкилированием имидазола формулы где R> — водород или метил;

Составитель А. Свиридова

Редактор Т. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор M. шароши

Заказ 1817 Тираж 246 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Кроме того, алкилимидазолы, которые сопутствуют целевому продукту, имеют близкие к нему температуры кипения, Поэтому при выделении целевого продукта перегонкой они выкипают вместе и загрязняют основной продукт.

Следовательно, высокая селективность предложенного процесса облегчает. условия выделения чистого продукта.

Формула изобретения

Способ получения N-алкилимидазолов общей формулы

Г 3

 — М К.

R г — ч

H N N

R1 где R> — водород или метил, спиртами при 310-330 С в присутствии ге10 терогенного катализатора кислотного типа, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и селективности процесса, последний проводят при весовой скорости пропускания имида15 зола 0.30-0,46 ч, а в качестве катализатора используют декатионированный цеолит типа У с остаточным содержанием йагО 0,91,2 мас. .