Способ получения 2,2`-азобисизобутиронитрила

 

Настоящее изобретение относится к способу получения 2,2'-азобисизобутиронитрила, используемого в качестве вспенивающего агента полимеров и инициатора радикальной полимеризации непредельных углеводородов. Способ заключается во взаимодействии ацетонциангидрина с гидразин-гидратом в водной среде с последующим окислением промежуточного 2,2'-гидразобисизобутиронитрила перекисью водорода в кислой среде в присутствии брома или его соединений с использованием катализатора – соединений вольфрама, ванадия, молибдена, при этом процесс окисления проводят в присутствии поверхностно-активных веществ в количестве 0,05-1% от загруженного ацетонциангидрина без выделения промежуточного продукта. Способ позволяет получить целевой продукт с выходом 94-95,3%, считая на исходный гидразин.

Изобретение относится к способу получения 2,2'-азобисизобутиронитрила, используемого в качестве вспенивающего агента полимеров и инициатора радикальной полимеризации непредельных углеводородов.

Известен способ получения 2,2'-азобисизобутиронитрила взаимодействием ацетонциангидрина с солями гидразина (сульфаты, хлориды, фосфаты) в водной среде в присутствии едких щелочей при 15-50°С с образованием промежуточного 2,2'-гидразобисизобутиронитрила, который отфильтровывают, промывают водой, сушат, а затем окисляют перекисью водорода в присутствии соединений брома и серной кислоты в водной среде при температуре 15-40°С. Выход продукта 80-92%. (Патент СРР №90608, МКИ₄, С 07 С 121/00, 1984; Патент СРР №91258, МКИ₄, С 07 С 121/04, 1985; Патент СРР №90607, МКИ₄, С 07 С 121/00,1984; Патент СРР №90708, МКИ₄, С 07 С 121/14, 1985).

Недостатками известных способов являются: большое количество высококонцентрированных солевых сточных вод, обусловленное использованием солей гидразина и щелочей на первой стации процесса и промывкой промежуточного продукта, сложность технологического процесса из-за наличия стадий выделения промежуточного продукта и его сушки, недостаточно высокий выход продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения 2,2'-азобисизобутиронитрила, согласно которому на первой стадии из гидразина или его аддуктов и ацетонциангидрина известными способами получают 2,2'-гидразобисизобутиронитрил и затем окисляют его до конечного продукта действием перекиси водорода в водной среде в присутствии минеральной или органической кислоты, соединений брома и в качестве катализаторов соединений молибдена, ванадия, вольфрама или урана при 0-50°С. Продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат в вакууме при 35±2°С. Выход 2,2'-азобисизобутиронитрила 91,4-98,2%, считая на 2,2'-гидразобисизобутиронитрил (Авт. свид. ЧССР №232350 MKИ₄, C 07 C 121/16, 1983).

Недостатками этого способа получения 2,2'-азобисизобутиронитрила являются: сложность аппаратурного оформления процесса за счет наличия стадий выделения и приготовления суспензии промежуточного 2,2'-гидразобисизобутиронитрила, неблагоприятные санитарно-экологические характеристики процесса из-за дополнительного контакта с цианистыми соединениями на стадиях выделения, промывки и приготовления суспензии промежуточного продукта, большое количество сточных вод, требующих тщательного обезвреживания от цианистых соединений, получаемых на стадии выделения как промежуточного, так и целевого продукта.

Задачей настоящего изобретения является разработка технологии получения 2,2'-азобисизобутиронитрила на упрощенной схеме с улучшением санитарно-экологических характеристик производства.

Поставленная задача решается способом получения 2,2'-азобисизобутиронитрила, заключающемся в конденсации гидразин-гидрата с ацетонциангидрином в водной среде в присутствии 0,05-1% поверхностно-активного вещества от загруженного ацетонциаигидрина с последующим окислением образовавшегося промежуточного 2,2'-гидразобисизобутиронитрила без его выделения перекисью водорода в кислой среде в присутствии брома или его соединений и в качестве катализаторов соединений вольфрама, ванадия или молибдена.

Технический результат от реализации предлагаемого способа введение в реакционную массу ПАВ обеспечивает смачиваемость гидрофобного промежуточного продукта, что способствует его равномерному распределению и улучшает контакт с окислителем, упрощается аппаратурное оформление процесса и сокращается его длительность, снижается количество сточных вод и улучшаются санитарно-экологические характеристики.

Отличительным признаком предлагаемого способа является проведение процесса в присутствии поверхностно-активных веществ, без выделения 2,2'-гидразобисизобутиронитрила.

В реактор загружают воду, поверхностно-активное вещество, ацетонциангидрин и при 20-40°С дозируют гидразин-гидрат. Массу выдерживают при 20-45°С в течение 2-8 ч. Затем в нее при 10-20°С последовательно загружают катализатор, кислоту, бром или его соединение, перекись водорода и выдерживают 4-6 ч. Целевой продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход продукта 94 - 95,3%, считая на исходный гидразин.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

В реакционную колбу вместимостью 1 дм³, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружают 340 см³ воды, 0,06 г неонола АФ 9-10, 116,06 г 99%-ного ацетонциангидрина, 32,68 г 65,6%-ного гидразин-гидрата и выдерживают массу 4 ч при 30-35°С. По окончании выдержки охлаждают содержимое колбы до 10-15°С, загружают 0,2 г вольфрамата натрия, подкисляют до рН 1-2 и дозируют 3 см³ брома и 88 см³ 34,8%-ной перекиси водорода. Выдерживают при 15-20°С до появления желтой окраски. Целевой продукт отфильтровывают, промывают водой, сушат.

Получают 105,2 г 2,2'-азобисизобутиронитрила, что составляет 95% от теории, считая на исходный гидразин. Температура плавления 102-103,5°С.

Пример 2.

В условиях примера 1 из 17,2 г 99%-ного ацетонциангидрина, 50 см³ воды, 0,017 г синтамида-5, 4,89 г 65,6%-ного гидразин-гидрата, 0,038 г вольфрамата натрия, 9,0 г 40%-ной бромистоводородной кислоты и 13 см³ 34,8%-ной перекиси водорода получают 15,65 г 2,2'-азобясизобутиронитрила, что составляет 95,3% от теории, считая на исходный гидразин. Температура плавления 102-104°С.

Пример 3.

В условиях примера 1 из 17,2 г 99%-ного ацетонциангидрина, 50 см³ воды, 4,89 г 65,6%-ного гидразин-гидрата, 0,015 г неонола АФ 9-10, 0,03 г метаванадата аммония, 0,55 г бромистого натрия и 13 см ³ 34,8%-ной перекиси водорода получают 15,55 г 2,2'-азобисизобутиронитрила, что составляет 94,5% от теории, считая на исходный гидразин. Температура плавления 101,5°С.

Формула изобретения

Способ получения 2,2'-азобисизобутиронитрила взаимодействием ацетонциангидрина с гидразин-гидратом в водной среде с последующим окислением промежуточного 2,2'-гидразобисизобутиронитрила перекисью водорода в кислой среде в присутствии брома или его соединений с использованием катализатора – соединений вольфрама, ванадия, молибдена, отличающийся тем, что процесс окисления проводят в присутствии поверхностно-активных веществ в количестве 0,05-1% от загруженного ацетонциангидрина без выделения промежуточного продукта.