Способ получения 2-ундецилимидазола

 

Изобретение касается производного имидазола, в частности получения 2-ундецилимидазола. который находит применение в качестве стабилизатора полимеров. отвердителя эпоксидных смол, ингибитора коррозии металлов. Цель - упрощение процесса . Реакцию взаимодействия этилендиамина с 40-45%-ным бензольным раствором лауриновой кислоты ведут в аппарате непрерывного действия в токе водорода на алюмоплатиновом катализаторе при 350- 400°С,.при молярном соотношении лауриновой к-ты и этилендиамина 1:(1.15-1,60) с выделением целевого продукта охлаждением реакционной смеси в холодильнике-сепараторе барботажного типа, содержащем в качестве растворителя воду, этанол, изопропанол или их смесь. Эти условия обеспечивают проведение процесса в одну стадию без выделения промежуточного 2-ундецилимидазолина с выходом 88%. 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)3 С 07 0 233/56

ГОСУДАРСТВЕ НЧЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{ ( (21) 4799601/04 (22) 25. 12.89 (46) 15.01.92, Бюл. М 2 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) Л.В.Алам, А.В. Ельцов, И.Я. Квитко, Л.П.Нвгорская, А.Ф.Солодов, Н.М.Исаев, В.И,Никитин, С 8.Орлов и В.П.Погрелов (53) 547.781.2.07 (088,8) (56) Патент США 1Ф 2226057, кл. С 07 0 233/00. опублик. 24.12,40. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-УНДЕЦИЛИМИДАЗОЛА (57) Изобретение касается производного имидвзола, в частности получения 2-ундецилимидазола, который находит применение в качестве стабилизатора полимеров, Изобретение относится к способам синтеза 2-ундецилимидазола, который широко применяется в качестве стабилизатора полимеров. отвердителя эпоксидных смол, ингибитора коррозии металлов. 2-Ундецилимидазол также широко применяется в качестве основного компонента травильного резиста при изготовлении печатных плат в электронной промышленности, Известен способ получения 2-ундецилимидазола путем взаимодействия этилендиамина и лауриновой кислоты (либо ее эфира, амида, хлорангидрида) в присутствии минеральных кислот при 290-300 С с последующим дегидрированием в и рисутствии катализатора при 220-280 С;,, Я 1705289 А1 отвердителя эпоксидных смол, ингибиторв коррозии металлов, Цель — упрощение процесса. Реакцию взаимодействия этилендиамина с 40-45 -ным бензольным раствором лауриновой кислоты ведут в аппарате непрерывного действия в токе водорода нв алюмоплатиновом катализаторе при 350400 С, при молярном соотношении лауриновой к-ты и этилендиамина 1:(1,15-1,60) с выделением целевого продукта охлаждением реакционной смеси в холодильнике-сепараторе барботвжного типа, содержащем в качестве растворителя воду. этанол, изопропвнол или их смесь. Эти условия обеспечивают проведение процесса в одну стадию беэ выделения промежуточного 2-ундецилимидаэолина с выходом 887. 1 ил.

kzN- СН С Н МН / Н + Сн Н 3 С00

ВОР н с-нн

Н С-Я"

С С,1Н23 х

HH ка Г- t ,г с С 1Н23

280 Ф

Недостатком этого способа является его двухстадийность и необходимость выделения и очистки образующегося на первой, стадии 2-ундецилимидазолина, так как на второй стадии наличие минеральной кислоты отравляет катализатор и содержание галогенов не должно превышать 0,1 .

Целью изобретения является упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что взаимодействие этилендиамина и лаурино1705289 продукта за счет более полного превращения 35 лауриновой кислоты, однако при избытке более 1,6 моль этилендиамина на 1 моль лауриновой кислоты увеличение выхода не наблюдается. Использование бензольного раствора лауриновой кислоты вызвано тем, что 40 при подаче чистой кислоты в виде расплава (т.пл. 44ОС) возможна закупорка системы при случайном охлаждении, а концентрация 40457ь — максимальная концентрация, при которой не происходит осаждение л<ауриновой 45 кислоты в трубах при температуре помещения

18-20 С. Применение холодильника-сепаратора барботажного типа позволяет избежать осаждения целевого продукта на стенках холодильника, а дополнительное улавливание па- 50 ров реагентов, содержащихся в выходящем газовом потоке. дает дополнительное количество 2-ундецилимидазола (10-38$ от общего выхода) и предотвращает выброс вредных веществ в атмосферу. 55

Технологическая схема синтеза 2-ундецилимидазола предс1 велена на чертеже.

Пример 1. В проточный реактоо P-1 с электрообогревом загружают 600 см (330 г) алюмоллатииоаого катализатора. оодарвой кислоты и дегидрированио проводят в одну стадию в аппарате непрерывного действия в токе водорода на алюмоплатиноеом катализаторе при 350-400 С и малярном соотношении лауриновая кислота:зтилендиамин 1:(1,15-1,60), причем лауриновую кислоту используют в виде 40-457ь-ного раствора в бенэоле, а выделение целевого продукта производят путем охлаждения реакционной смеси в холодильнике-сепараторе барботажного типа, содержащем растворитель из ряда вода, эта нол, изопропанол или их смесь и путем дополнительного барботирования вылодящего парогаэового потока через зтанол или изопропанол или 10-157(,-ный водный оаствор соляной кислоты.

Используемый для этого синтеза алюмоплатиновый катализатор должен содержать не менее 0,57(, платины и не более

0,171, хлора, Ток водорода необходим для длительного поддержания активности катализатора. Для этого синтеза возможно применение отработанного алюмоплатинового катализатора риформинга АП-64, предварительно регенерированного пропусканием тс.ка водорода при 500 С в течение 2-3 ч.

При температуре в зоне реакции ниже

350 С выход целевого продукта снижается за счет неполной конверсии исходных реагентов, в при температуре выше 400 С резко возрастает содержание продуктов осмолеиия и коксования. Небольшой избыток этилендиамина повышает выход целевого

t5

30 жащего не менее 0.57, платины и не более

0,17, хлора. Контролируется температура верхней и средней части рабочей зоны реактора. Этилендиамин из емкости Е-1 и

457(,-ный раствор лауриновой кислоты в бензоле из емкости Е-2 с помощью вентилей точной регулировки ВТ-3 и BT-4 подаются в объемном соотношении 1:5 (малярное соотношение этилендиамин;кислота - 1,35:1,0) на тройник смешения подогревателя П1, где они нагреваются до 300 С и в виде паров поступают на тройник смешения реактора

P-1 со скоростью 0,5 л/ч. В течение 3 ч пропускают 1,5 л смеси, что соответствует

562,5 r лауриновой кислоты. Туда же подается через ротаметр PT-1 и вентиль точной регулировки BT-1 водород иэ линии со скоростью 300 л/ч. Из тройника смешения парогазовая смесь поступает в реактор Р-1, где на катализаторе происходит синтез 2ундецилимиразола. Температура среднего слоя катализатора поддерживается в пределах 360-380 С. В нижнюю часть реактора

P-1 иэ емкости Е-3 со скоростью 0,5 л/ч подается вода, частично охлаждающая выходящую из реактора гаэопродуктовую смесь. поступающую затем в холодильниксепаратор барботажного типа ХС-1. В нем продукты реакции улавливаются при барботировании паров реакционной смеси через слой воды и охлаждаются до 40-50 С. Накапливающуюся в ХС-1 смесь продуктов реакции периодически отбирают с помощью вентиля В-10 в приемник, где разделяют слои — нижний водный и верхний органический, Водный слой после упаривания до

107; первоначального объема дает 25 г (47ь от теоретического выхода) 2-ундецилимидаэола, сильно загрязненного продуктами осмоления, Органический слой после охлаждения дает обильный осадок, его отжимают, сушат на воздухе. Получают 437 r

2-ундецилимидазола(707ь).

Газовый поток из ХС-1 поступает в улавливающую емкость Е-4, где барботирует сквозь слой изопропилового спирта, растворяющего пары целевого продукта, бенэола и непрореагировавших исходных реагентов. Затем газовый поток проходит каплеотбойник К-1, адсорбер с активированным углем А-1 и через огнепрегрвдитель Oll-1 выводится в атмосферу. Раствор из емкости

Е-4 упаривают отгонкой растворителя до прекращения погона (около 100 С), выпавший осадок 2-ундецилимидаэола отфильтровывают, сушат. Получают 87,4 г (147р).

Общий выход 2-ундецилимидаэола 549,4 г (88%).

1705289

55

Весь технический продукт перекристаллизоаывают из водного этанола с углем.

T.ïë 72-74 С.

Продолжительность работы катализатора без снижения выхода целевого продукта ссстагляет 8 ч. Количество перерабатываемой за это время лауриновой кислоты сг стааляет 1400 г и зтилендиамина

567 г (молярное соотношение этилендиамин.лауриновая кислота 1,35:1,0). Общий аес исходного сырья 1400+567 - 1967 г на

330 г катализатора. Отношение катализатора к исходному сырью 0,168.

Выход целевого продукта за это время сос аалчег 1370 г (86 )ь), Расчет выхода провод т по лэуриноаой кислоте, которая в реакцию вводится а едостатке. Выгрузку целевогопродукта из холодильникасепаратора ХС-1 проводят через каждые 2-3 v по мере накопления в нем конечного продукта. Из ловушки Е-4 выгружают раствор один раз за 8 ч.

После 8-часовой работы в этом же реакторе проводят регенерацию катализатора

1 пропусканием тока воздуха в течение 4-х ч при 400-500 С и 2 восстановлением водородом при этой же температуре в течение 2-4 ч.

После 10 циклов работы катализатора его подвергают глубокой регенерации, которая проводится в этом же реакторе в несколько стадий: 1) пропусканием воздуха в течение 4 ч при 500 С; 2) хлорированием четыреххлористым углеродом (-57ь СС14 от весэ катализатора) путем пропускания через ловушку с СС(4 азота при этой же температуре, обычно расходуется 100 обьемов азота на один объем катализатора, время хлорирования 2 ч; 3) восстановлением водородом (,- 1000 объемов на один объем катализатора) в течение 4 ч при 500ОС, В качестве катализатора может быть использован и отработанный катализатор риформинга АП-64, который подготавливают приведенным выше способом глубокой регенерации, Использование холодильника-сепаратора барботажного типа способствует хорошему улавливанию целевого продукта и упрощает его выгрузку, П р и л е р 2. Синтез 2-ундецилимидаэола аналогично примеру 1, но в качестве катализатора используют отработанный алюмоплатиновый катализатор риформин- . га АП-64, который перед началом синтеза восстанавливают в токе водорода при 500 С в течение 2 ч. Выход 2-ундецилимидаэола

543,5 г (87 ().

Пример 3. Синтез 2-ундецилимидвэола аналогично примеру 1, но в улавлива5

45 ющей емкости Е-4 в качестве улавлиааюгцей жидкости используют этанол. После его отгонки получают 81,2 г 2-ундецилимидазола (13ф,), Общий выход 543,2 г (877,).

Пример 4. Синтез 2-ундецилимидаэола аналогично примеру 1, но в емкости Е-4 в качестве улавливающей жидкости используют 10 -ный водный раствор соляной кислоты. Улавливающий раствор затем подщелачивают раствором едкого натра до рН 9. выпавший осадок 2-ундецилимидазоа отфильтровывают, сушат. Из ловушки выделяют 62 r 2-ундецилимидазола (1О,(,). Общий выход 524 г (847ь).

Пример 5, Синтез аналогично примеру 1, но вместо воды в нижнюю часть реактора и холодильник-сепаратор из емкости

Е-3 подают изопропиловый спирт со скоростью 0,5 л/ч. Отбираемая иэ XC-1 смесь представляет собой однородный раствор целевого продукта в смеси ратсворителей изопропанол-бензол. Растворители отгоняют до и рек ращения погона (100 С), застывший остаток отжимают, сушат. Из холодильника-сепаратора получают 281 г (457ь) 2-ундецилимидаэола, из ловушки—

187.3 г (30 6). Общий выход 468,3 г (75$)

Пример 6. Синтез 2-ундецилимидазола аналогично примеру 5, но вместо изопропилового спирта и в холодильнике-сепаратора, и в ловушке Е-4 используют этиловый спирт. Обработка аналогично примеру 5. Получают иэ холодильника-сепаратора 312 г 2-ундецилимидаэола (507ь), из ловушки 156 г (25 ), общий выход

468 г (757ь).

Предложенный способ позволяет вести синтез 2-ундецилимидазола в одну стадию с достаточно высоким (до 88 ) выходом, Формула изобретения

Способ получения 2-ундецилимидаэола с использованием взаимодействия этилендиамина и лауриновой кислоты при нагревании в присутствии катализатора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса, лауриновую кислоту используют в виде 40-45 (,-ного бензольного раствора при молярном соотношении лауриновой кислоты и этилендиамина, равном 1:(1,15-1,60), в качестве катализатора используют алюмоплатиновый катализатор и процесс проводят в аппарате непрерывного действия в токе водорода при 350-400 С с выделением целевого продукта охлаждением реакционной смеси а холодильнике-сепараторе барботажного типа, содержащем в качестве растворителя воду, этанол. изопропанол или их смесь.

1705289

Составитель А. Свиридова

Редактор M. Циткина Техред М.Моргентал - Корректор М. Демчик

Заказ 168 Тираж 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