Способ получения N-метилпирролидона Советский патент 1990 года по МПК C07D207/267 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения Ы-метил- лирролидона (N-МП), который является полупродуктом органического синтеза и растворителем мономеров и полимеров.

Целью изобретения является увеличение эффективности катализатора, упрощение технологии процесса получения N-метилпирролидона.

Цель достигается тем, что проводят коьденоацию метиламина с v-бутиролак- тоном ни аморфном алюмосиликатном катализаторе следующего состава, мас.%: оксид алюминия 5-30; оксид кремния 70-95; а также за счет проведения процесса под давлением до 5 ати, что позволяет упростить технологию рецикла метиламина (MA)0

Пример 1. Конденсацию тиролактона с метиламином проводят на проточной установке, имеющей реактор, изготовленный из стяли, диаметром 35 мм и длиной 600 ммо

В реактор загружают 300 мл алюмо- силикатного катализатора (приготовленного по ТУ 38.10226-78), имеющего состав, мае, %: 5; SiOj 95, предварительно прокаленного при 500°С в течение 3 ч.

Процесс конденсации осуществляют при 280 С, объемной ско, ости подачи у-бутиролактона 0,2 ч- , при соотношении метиламин: -бутиролактон 3„

Подают 86 мас.ч. y-fiy гиролактона с трехмолярным избытком метиламина.

СП

ел

00

со о

0&

15

олучают 140,34 мае.ч. катализата,

содержащего, мае. % (мае.ч.): N-МП67,0 (94,05)

Вода12,2 (17,1)

МА16,6 (23,3)

Промежутоный

амид4,2 (5,8)

Катализат подвергают вакуумной

истилляции и выделяют Н-МП, имеющий JQ

г

ледующие характеристики: d 1,030 -§- ,

р° 1,4691, То кип, 201-206°С. ,

Выход N-МП 95,0%, через 50 ч работы выход N-МП 9491%°

Пример 2, Алюмосиликатный катализатор состава, мас.%: 30; SiO-j 70f испытьшают в условиях примеа 1 о

Загружают 86,0 мае.ч. т--бутиролак- 2д тонас Получают 144,3 мае„ч, катализата 5 содержащего, мас„% (мас,.ч.): N-МП67,2 (97,0)

Вода12,2 (17,6)

МА19,0 (27,4)25

Пр омежут оч ный

и побочный продукт 1,6 (2,3) Катализат подвергают вакуумной рек- тификации и выделяют N-МП с выходом 98% через 50 ч работы катализатора выход 9692%0

Пример 3„В условиях примера 1 конденсацию -v-бутиролактона проводят при давлении 5 эти при молярном соотношении метиламин: -у-бутпролактон 1,5.

Загружают 86,0 мае.ч -и-бутиролак- тона. Получают 146,4 масо4„ катализата, содержащего, мас„ % (маеоч.): N-МП65,1 (94,6)

Вода11,3 (17,2)40

Метиламин21,2 (31,1)

Промежуточный

амид2,4 (3,5)

Катализат подвергают вакуумной ректификации и выделяют N-МП с выходом 9650%о Через 50 ч работы установки выход N-МП достигает 93,5%.

Пример 4о В условиях примера 1 конденсацию у-бутиролактона с метиламином проводят при 250°С, давле- 50 шш 5 ати, объемной скорости подачи убутиролактона 0,1 .

Загружают 86,0 мас.ч„ -у-бутиролак- тонао Получают 146,6 мас.ч„ катализата, содержащего мае. % (мае«ч.):55

N-МП63,5 (93,1)

Вода11,5 (16,9)

Метиламин19,3 (28,3)

30

5

Q

д

5

5

0

0

5

0

Промежуточный

амид5,7 (8,3)

Катализат подвергают вакуумной ректификации и выделяют N-МП с выходом 94%, через 50 ч работы усхановки выход N-МП 92,8%.

Пример 5 В условиях-лримера 1 конденсацию у-бутиролактона q MA проводят при , объемной скорости подачи -v-бутиролактона 0,3 ч давлении 5 ати о

Загружают -Y-бутиролактона 86,.ч. Получают 138,6 мас.ч„ катализата, который содержит, мае. % (мае.ч.}: N-МП70,8 (98,1)

Вода12,8 (17,8)

Метиламин15,7 (21,8)

Промежут очный

амид0,7 (0,9)

Выход N-МП 99,0%, через 50 ч работы катализата выход 97,5%.

Пример 6, В условиях примера 1 конденсацию -у-бутиролактона с метиламином проводят на катализаторе состава, Mac. %: Al-гРз 9,0; SiOj 91,0

Загружают 141,2 мае.ч. v-бутиролактона „ Получают 215,8 мае„ч катализата следующего состава, мае % (мае„ч.) N-МП72,6 (156,7)

Вода12,7 (27,4)

Метиламин14,2 (30,6)

Промежуточ ный

амид0,5 (1,1)

Выход N-МП 97,6%о Через 50 ч работы в этих условиях выход N-МП 96,2%.

Пример 7. Процесс осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что давление в реакторе 3 ати.

Подают 24,6 мае.ч. -у-бутиролактона Получают 37,9 мае.ч. катализата, со- держацего, мае % (маг„че):

N-МП72,2 (27,4)

Метиламин12,1 (4,6)

Вода12,7 (4,8)

Промежуточный

амид3,0 (1,1)

Выход N-МП 96,3%, после 50 ч работы катализатора выход 95,8%«

Пример 8.В условиях примера 1 конденсацию r-бутиролактона с метиламином проводят при давпении 7 ати.

Подают 32,1 мае„ч. у-бутиролактона, получают 43,6 мае.ч. катализата состава, мае. % ():

N-МП81,1 (35,4)

Метиламин3,0 (1,3)

14,9 (6,5)

1,0 (0,4)

после 50 ч работы катализатора зыход,94,8%„

Полученные результаты представлены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить N-метилпир- ролидон с выходом до 99% при длительности сырьевого цикла на катализаторе до 50 ч, тогда как при применении в качестве катализатора цеолита типа Y выход N-метилпирролидона снижается за первые 4 ч работы на 20%. Кроме того, применение повышенного давления до 5 ати упрощает технологию рецикла избыточного количества метил- аглна.

ормула

и

6

з о б р

е т е н и я

у-бу 250

5

0

1 о Способ получения N-метилпирролидона конденсацией метиламина с -бутиролактоном на катализаторе при

320 С с использованием избытка метиламина и выделением целевого продукта ректификацией, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности катализатора, процесс проводят на аморфном алюмосили- катном катализаторе следующего сос- нас. %:

Оксид алюминия 5-30

Оксид кремния 70-95

2. Способ по п. отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии за счет перевода монометиламина в жидкую фазу, процесс проводят под давлением до 5 ати.

тава,

Изобретение касается гетероциклических веществ, в частности получения N-метил-пирролидона - полупродукта для синтеза полезных веществ, растворителя мономеров и полимеров. Цель - повышение активности катализатора. Синтез N-метилпирролидона ведут конденсацией избытка металламина с γ-бутиролактоном при 250^с в присутствии катализатора - аморфного алюмосиликата, содержащего 5-30 мас.% оксида алюминия. Для упрощения процесса его ведут при давлении 5 атм (для перевода монометиламина в жидкую фазу). Эти условия повышают длительность работы катализатора до 5 ч при получении 99%-ного выхода N-метилпирролидона, в то время, как в известном способе выход снижается на 20% через 4 ч работы на цеолите типа У. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.