Способ выделения и очистки 2-метилимидазола

 

Использование: в химической и химико-фармацевтической промышленности. Сущность изобретения: выделение и очистка 2-метилимидазола из водного реакционного раствора его синтеза из аммиака, ацетальдегида и геноксала. Способ включает насыщение реакционного раствора хлоридом натрия, его охлаждение до -5 - 10^oС, отделение выделившего 2-метилимидазола фильтрацией, сушку до остаточной влажности 7 - 15%, растворение 2-метилгемидазола в толуоле при 80 - 95^oС, последующую кристаллизацию целого продукта из толуола при охлаждении, отделение его от маточного толуола, сушку и рецикл маточного толуола. 1 табл.

Изобретение относится к выделению и очистке 2-метилимидазола, являющегося полупродуктом синтеза противотрихомонадного, противоалкогольного препарата метронидазола и ускорителем отверждения эпоксидных смол.

Известен способ получения 2-метилимидазола путем взаимодействия водного раствора глиоксаля, аммиака и ацетальдегида.

Однако здесь не отражены способы выделения 2-метилимидазола из водного раствора и его последующей очистки.

Известны способы выделения 2-метилимидазола из водных растворов путем экстракции высшими спиртами.

Эти способы не нашли практического применения, как и не нашло применение извлечение 2-метилимидазола в виде цинковых и других комплексов из-за сложности исполнения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выделения 2-метилимидазола из водных растворов с дальнейшей его очисткой, описанный в технологическом регламенте на производство 2-метилимидазола.

Процесс выделения 2-метилимидазола из водного раствора, включая и стадию его получения, состоит из следующих операций: получение 2-метилимидазола путем конденсации аммиака, ацетальдегида, водного раствора глиоксаля; фильтрация реакционной массы; насыщение реакционной смеси хлоридом натрия при комнатной температуре; многократное экстрагирование 2-метилимидазола хлористым метиленом; фильтрация и упаривание хлористометиленовых экстрактов до небольшого объема; кристаллизация, фильтрация и последующая промывка хлористым метиленом; упаривание маточника, кристаллизация и отделение продукта фильтрацией.

Недостаток известного способа выделения и очистки 2-метилимидазола заключается в том, что многократная (8 раз) экстракция и последующее упаривание экстрактов не позволяет получить продукт с содержанием основного вещества выше 99% продукт после кристаллизации имеет темный цвет, многооперационность процесса приводит к большим трудозатратам и потерям растворителя, особенно на стадии упаривания и фильтрации.

Задачей изобретения является упрощение процесса выделения и очистки 2-метилимидазола из известных растворов, повышение выхода и качества продукта за счет предварительного выделения 2-метилимидазола из раствора с последующей его экстракционной очисткой толуолом в присутствии воды.

Сущность предлагаемого способа выделения и очистки 2-метилимидазола из водного раствора, полученного конденсацией аммиака, ацетальдегида и водного раствора глиоксаля с последующим добавлением в полученную массу хлорида натрия в пределах растворимости, заключается в охлаждении раствора до -5 10^оС, фильтрации высаженного продукта, последующей его сушки до содержания остаточной влаги 7-15% растворении в толуоле при 80-95^оС, последующей горячей фильтрации органической фазы, кристаллизации путем охлаждения до 0-20^оС, фильтрации целевого продукта и сушки. Маточный толуол после выделения 2-метилимидазола возвращается обратно в цикл.

Именно охлаждение реакционной массы, насыщенной хлоридом натрия позволяет практически полностью извлечь 2-метилимидазол, при этом содержание основного вещества ≥95% так как все побочные продукты синтеза 2-метилимидазола не высаживаются и остаются в водно-солевом маточнике.

Сушка выделенного продукта до определенной влажности 7-12% позволяет при толуольной экстракции получить белый продукт с температурой плавления не ниже 143^оС и содержанием основного вещества более 99% При обработке 2-метилимидазола, абсолютно сухого, провести очистку толуолом не представляется возможным, так как оставшиеся побочные продукты переходят в экстракт и целевой продукт получается желтого цвета с низким содержанием основного вещества.

К тому же наличие остаточной влаги в 2-метилимидазоле-сырце позволяет получить толуольный экстракт прозрачным (чистым), поэтому не требуется его регенерация для возвращения в последующий цикл.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ выделения 2-метилимидазола из водных растворов и последующая его очистка отличается от известного введением операции охлаждения реакционной массы, насыщенной хлоридом натрия в пределах растворимости до -5 10^оС, сушкой выделенного продукта до влажности 7-15% введением нового экстрагента (толуол), обладающего селективными свойствами по отношению к примесям, и температурными режимами экстрагирования.

Известный способ выделения и очистки 2-метилимидазола не обеспечивает высокие качества продукта, значительно сложнее в исполнении и связан с потерями растворителя.

Общая технология получения 2-метилимидазола (водного раствора метилимидазола) следующая.

В колбу емкостью 2 л с мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником загружают 611,5 г 25%-ной аммиачной воды, охлаждают содержимое до 5^оС и в течение 1,5 ч при 10-15^оС прибавляют 132,2 г ацетальдегида. После выдержки при этой температуре в течение 2 ч и 1 ч при комнатной температуре реакционную массу нагревают до 35^оС и при температуре не более 40^оС в течение 1,5 ч прибавляют 610,5 г 30%-ного водного раствора глиоксаля.

Затем реакционную смесь выдерживают в течение 4 ч при 51-63^оС, после чего охлаждают до 20^оС и отфильтровывают от осадка (2-МИ при этих условиях полностью растворим в реакционной массе).

Фильтрат делят на 13 равных частей. В каждую часть засыпают по 31 г хлорида натрия.

Результаты конкретного исполнения способа выделения и очистки 2-метилимидазола по прототипу и предлагаемому способу приведены в таблице.

П р и м е р 1 (прототип). Первую часть реакционной массы с хлоридом натрия перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре, затем добавляют 39 мл хлористого метилена, перемешивают 30 мин, разделяют слои и повторяют экстрагирование. Всего проводят 8 экстракций.

Из хлорметиленовых вытяжек отгоняют 209 мл хлористого метилена, который используется повторно.

Остаток после отгонки охлаждают до 6-8^оС, выпавший осадок отфильтровывают, промывают на фильтре 4 мл хлористого метилена.

После сушки получают 11,8 г 99%-ного 2-метилимидазола (2МИ). Из маточника и хлорметиленовых промывок после отгонки хлористого метилена и охлаждения получают еще 1,48 г 2-метилимидазола.

Всего получают 13,28 г 99%-ного 2МИ, температура плавления 135^оС, по внешнему виду порошок желтовато-кремового цвета.

П р и м е р 2. Одну часть реакционной массы с хлоридом натрия охлаждают до -5^оС, выдерживают при этой температуре 10-30 мин, отфильтровывают высоленный продукт, сушат при 40-45^оС до содержания остаточной влаги 0% растворяют в толуоле при 80-95^оС, в горячем состоянии отфильтровывают толуольный раствор, после чего фильтрат охлаждают до 5-10^оС. Выделившийся 2-МИ отфильтровывают и сушат при 30-40^оС, получают 16,0 г 98,2% 2-МИ, температура плавления 141^оС, по внешнему виду порошок желтовато-кремового цвета.

Отфильтрованный толуол без регенерации возвращается на повторное использование.

В других примерах получения 2-МИ проводят аналогично способу, описанному в примере 2, при различных режимах.

Температура при высаливании, содержание влаги в 2-МИ-сырце, количество и качество полученного 2-МИ приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что наибольший выход и наилучшее качество получены, когда высаливание проводится при температурах -5 10^оС и остаточная влага в 2-МИ-сырце составляет 7-15% (примеры 5, 6, 9, 10, 13). При выходе за границы указанных параметров снижается выход или качество 2-МИ.

По сравнению с прототипом увеличивается выход 2-МИ, а также его качество, при этом резко снижается расход экстрагента.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ 2-МЕТИЛИМИДАЗОЛА из водного реакционного раствора, полученного в процессе синтеза 2-метилимидазола конденсацией аммиака, ацетальдегида и глиоксаля, включающий насыщение водного реакционного раствора хлоридом натрия и кристаллизацию целевого продукта из раствора органического растворителя, отличающийся тем, что водный реакционный раствор после насыщения хлоридом натрия охлаждают до минус 5 - плюс 10^oС, выделившийся при этом 2-метилимидазол отделяют фильтрацией, сушат до остаточной влажности 7 - 15% и растворяют в толуоле при 80 - 95^oС с последующей кристаллизацией целевого продукта из толуольного раствора при охлаждении, отделением его от маточного толуола, сушкой и рециклом маточного толуола.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2