Способ получения n-метилморфолин-n-оксида

 

Использование: в промышленном органическом синтезе, как химикат-добавка в лакокрасочной промышленности, для производства полимеров, в качестве растворителя. Сущность изобретения: продукт N- метилморфолин-N-оксид, т.пл. 182-183^oC, выход 98,7-99,6%. Реагент 1: моногидрат N-метилморфолин-N-оксида. Условия реакции: реагент 1 расплавляют и помещают в виде капель на непрерывно движущуюся поверхность, проходящую через зону с температурой I2O-170^oС в течение 1-5 минут.

Изобретение относится к области промышленного органического синтеза, а именно к способу получения N-метилморфолин-N-оксида (ММО), который находит применение как химикат-добавка в лакокрасочной промышленности, а также в качестве растворителя для натуральных и синтетических полимеров. В последнее время наиболее важной областью применения ММО является использование его в качестве растворителя целлюлозы для производства нового типа волокна.

Известно, что ММО может существовать, как основание с Тпл. 184,2^oС, а также в виде гидратов: MMO·0,5-0,9H₂O с Тпл.120 -102^oС, MMO·H₂O с Тпл 75,6^oС и MMO·2,5H₂O с Тпл. 40,5^oС(1).

В технологии производства волокна предпочтительно использование в качестве растворителя целлюлозы ММО в виде высокоплавкой формы как с точки зрения экономики, так и технологии.

Известен способ получения N-метилморфолин-N-оксида в виде основания путем обезвоживания моногидрата при остаточном давлении 133 Па и температуре 70-105^oС в течение 20 ч. Выход основания по предложенному способу 90% (2).

Недостатком этого способа является длительность сушки и очень низкая величина остаточного давления (133 Па), что делает невозможным применение его в промышленности. Кроме того, описанный способ не обеспечивает достаточно высокого выхода продукта.

Задачей изобретения является создания способа получения ММО, который бы мог использоваться в промышленном масштабе и обеспечивал бы получение достаточно высокого выхода ММО.

Для решения этой задачи предложен способ, в котором ММО в виде основания получают обезвоживанием его моногидрата путем его плавления с последующим помещением в виде капель на непрерывно движущуюся поверхность, проходящую через зону с температурой 120-170^oС в течение 1-5 мин.

Использование температуры ниже 120^oС приводит к значительному увеличению времени пребывания продукта в зоне нагрева, а использование температуры выше 170^oС вызывает частичное разложение продукта и, как следствие, снижение выхода.

При времени пребывания продукта в зоне нагрева менее 1 мин невозможно получить ММО в виде основания, а увеличение времени пребывания выше 5 мин, приведет к снижению выхода продукта.

Известно, что моногидрат ММО обладает малой термической стойкостью и при нагревании разлагается с выделением кислорода. Поэтому получение основания ММО из его моногидрата путем термообработки представлялось невозможным. Однако неожиданно оказалось, что при помещении расплава моногидрата ММО в виде капель на непрерывно движущуюся ленту, которая проходит через зону с температурой 120-170^oС в течение 1-5 мин, получается ММО в виде основания с достаточно высоким выходом 98,7-99,6% Способ иллюстрируют примеры, приведенные ниже.

Пример 1. 38,6 мас.ч. моногидрата ММО, полученного окислением ММ перекисью водорода,содержащей трилон Б,с последующими разложением остаточной перекиси водорода с помощью диоксида марганца, отгонкой воды и перекристаллизацией из ДМФА(З) расплавляют при температуре 76-78^oС и расплав в виде капель помещают на непрерывно движущуюся металлическую ленту, которая проходит через зону с температурой I5O^oC в течение 3 мин и получают 33,3 мас.ч. основания ММО, т.пл. 182-183^oС.

Выход 99,6% Пример.2. 38,6 мас.ч. моногидрата ММО, полученного как указано в примере 1, расплавляют и в виде капель помещают на ленту, которую пропускают через зону с температурой 170^oС при времени пребывания 1 мин, и получают 33,0 мас. ч. основания ММО, т.пл. 182-183^oС.

Выход 98,7% Пример 3. 38,6 мас.ч. моногидрата ММО, полученного как указано в примере 1, расплавляют и в виде капель помещают на ленту, пропускают через зону с температурой 120^oС с временем пребывания 5 мин и получают 33,2 мас.ч. основания ММО, т.пл. 181-182^oС.

Выход 99,3% Пример 4. 50 мас.ч. моногидрата ММО, полученного окислением ММ перекисью водорода с последующим разложением остаточной перекиси водорода экзимом каталазой, отгонкой воды азеотропной дистилляцией с бензолом (4) расплавляют и в виде капель помещают на непрерывно движущуюся металлическую ленту и пропускают через зону с температурой 150^oС в течение 3 мин и получают 43,1 мас.ч. основания ММО, т.пл. 182-183^oС.

Выход 99,6% Пример 5 (сравнительный по прототипу). 50 мас.ч. моногидрата ММО, полученного как указано в примере 1, помещали в вакуумсушильный шкаф и выдерживали 20 часов при температуре 70-105^oС при остаточном давлении 133Па и получали 38,9 мас.ч. основания ММО, т.пл. 179-180^oС.

Выход 95,0% Таким образом, предложенный способ позволяет получать ММО в виде основания (т.пл. 181-183^oС) с достаточно высоким выходом 9877-99,6%

Формула изобретения

Способ получения N-метилморфолин-N-оксида в виде основания из моногидрата путем его обезвоживания, отличающийся тем, что N-метилморфолин-N-оксид (моногидрат) расплавляют и помещают в виде капель на непрерывно движущуюся поверхность, проходящую через зону с температурой 120-170°С в течение 1-5 мин.