Способ получения 2-ундецилимидазола Советский патент 1992 года по МПК C07D233/56 

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 присутствии катализатора при 220-280°С:

H2N-CH2CHa-NH2-jl| HCf C fH2jCOfl

С-С«,Н

1П23

-NH коГ Р. (f V

280° ц.

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 лауриновой кислоты и дегидрирование проводят в одну стадию в аппарате непрерывного действия в токе водорода на элюмоплэтиновом катализаторе при 350-400°С и молярном соотношении лауриновая кислота:этилендиа- мин 1 :(1,15-1,60), причем лауриновую кислоту используют в виде 40-45%-ного раствора в бензоле, а выделение целевого продукта производят путем охлаждения реакционной смеси в холодильнике-сепара- торе барботажного типа, содержащем рас- творитель из ряда вода, этанол, изопропанол или их смесь и путем дополнительного барботирсвания выходящего парогазового потока через этанол или изо- пропанол или 10-15%-ный водный раствор соляной кислоты.

Используемый для этого синтеза алю- моплатиновый катализатор должен содержать не менее 0.5% платины и не более 0,1% хлора. Ток водорода необходим для длительного поддержания активности катализатора. Для этого синтеза возможно применение отработанного алюмоплатинового катализатора риформинга АП-64, предвари- тепьно регенерированного пропусканием тска 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 pea- гентов, а при температуре выше 400°С резко возрастает содержание продуктов осмоления и коксования. Небольшой избыток этилендиамина повышает выход целевого4 продукта за счет более полного превращения лауриновой кислоты, однако при избытке более 1,6 моль этилендиамина на 1 моль лауриновой кислоты увеличение выхода не наблюдается. Использование бензольного раствора лауриновой кислоты вызванотем, что при подаче чистой кислоты в виде расплава (т.пл. 44°С) возможна закупорка системы при случайном охлаждении, а концентрация 40- 45% - максимальная концентрация, при которой не происходит осаждение лауриновой кислоты в трубах при температуре помещения 18-20°С. Применение холодильника-сепарето- ра барботажного типа позволяет избежать осаждения целевого продукта на стенках холодильника, а дополнительное улавливание па- ров реагентов, содержащихся в выходящем газовом потоке, дает дополнительное количество 2-ундецилимидазола (10-30% от общего выхода) и предотвращает выброс вредных веществ в атмосферу.

Технологическая схема синтеза 2-ундецилимидазола представлена на чертеже.

Пример 1.В проточный реактор Р-1 с электрообогревом загружают 600 см (330 г) алюмоплатинового катализатора, содержащего не менее 0.5% платины и не более 0,1% хлора. Контролируется температура верхней и средней части рабочей зоны реактора. Этилендиамин из емкости Е-1 и 45%-ный раствор лауриновой кислоты в бензоле из емкости Е-2 с помощью вентилей точной регулировки ВТ-3 и ВТ-4 подаются в объемном соотношении 1 ;5 (молярное соотношение этилендиаминжислота - 1,35:1.0) на тройник смешения подогревателя П1, где они нагреваются до 300°С и в виде паров поступают на тройник смешения реактора Р-1 со скоростью 0,5 л/ч. В течение 3 ч пропускают 1,5 л смеси, что соответствует 562,5 г лауриновсй кислоты. Туда же подается через ротаметр РТ-1 и вентиль точной регулировки ВТ-1 водород из линии со скоростью 300 л/ч. Из тройника смешения па- рогазовая смесь поступает в реактор Р-1, где на катализаторе происходит синтез 2- ундецилимидэзола. Температура среднего слоя катализатора поддерживается в пределах 360-380°С. В нижнюю часть реактора Р-1 из емкости Е-3 со скоростью 0,5 л/ч подается вода, частично охлаждающая выходящую из реактора газопродуктовую смесь, поступающую затем в холодильник- сепаратор барботажного типа ХС-1. В нем продукты реакции улавливаются при барбо- тировании 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 10% первоначального объема дает 25 г (4% от теоретического выхода) 2-ундецилимидазола, сильно загрязненного продуктами ос- моления. Органический слой после охлаждения дает обильный осадок, его отжимают, сушат на воздухе. Получают 437 г 2-ундецилимидазола (70%).

Газовый поток из ХС-1 поступает в улавливающую емкость Е-4, где барботирует сквозь слой изопропиловогоспирта, растворяющего пары целевого продукта, бензола и непрореэгировавших исходных реагентов. Затем газовый поток проходит каплеот- бойник К-1, адсорбер с активированным углем А-1 и через огнепреградитель ОП-1 выводится в атмосферу. Раствор из емкости Е-4 упаривают отгонкой растворителя до прекращения погона (около 100°С), выпавший осадок 2-ундецилимидазола отфильтровывают, сушат. Получают 87.4 г (14%). Общий выход 2-ундецилимидазола 549,4 г (88%).

Весь технический продукт перекристал- лиэовывзют из водного этэнола с углем. Т.пл 72-74°С.

Продолжительность работы катализатора без снижения выхода целевого продук- та составляет 8 ч. Количество перерабатываемой за это время лауриновой кислоты составляет 1400 г и этилендиамина 567 г (молярное соотношение этилендиа- мин:лауриновая кислота 1,35:1,0). Общий вес исходного сырья 1400+567 - 1967 г на 330 г катализатора Отношение катализатора к исходному сырью 0.168.

Выход целевого продукта за это время сосгаэлчгт 1370 г (88%). Расчет выхода проводит по ляуриновой кислоте, которая в реакцию вводится в недостатке. Выгрузку целевого продукта из холодильника-сепаратора ХС-1 проводят через каждые 2-3 ч 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 (5% CCU от весе катализатора) путем пропускания через ловушку с ССЦ азота при этой же температуре, обычно расходуется 100 объемов азота на один объем катализатора, время хлорирования 2 ч; 3)восстановлением водородом (,-ИООО обьемов на один объем катализатора) в течение 4 ч при 500°С.

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.

Пример 2. Синтез 2-ундецилимида- эола аналогично примеру 1, но в качестве катализатора используют отработанный алюмоплатиновый катализатор риформинга 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-ундецилимида- зола аналогично примеру 1, но в улавливающей емкости Е-4 в качестве улавливающей жидкости используют этанол. После его отгонки получают 81,2 г 2-ундецилимидазолэ (13%). Общий выход 543,2 г (87%). 5Пример 4. Синтез 2-ундецилимида- зола аналогично примеру 1, но в емкости Е-4 в качестве улавливающей жидкости используют 10%-ный водный раствор соляной кислоты. Улавливающий раствор затем 0 подщелачивают раствором едкого натра до рН 9. выпавший осадок 2-ундецилимидазоа отфильтровывают, сушат. Из ловушки выделяют 62 г 2-ундецилимидазола (10%). Общий выход 524 г (84%).

5Пример 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 из ХС-1 смесь 0 представляет собой однородный раствор целевого продукта в смеси ратсворителей изопропанол-бензол. Растворители отгоняют до прекращения погона ( 100°С), застыв- ший остаток отжимают, сушат. Из 5 холодильника-сепаратора получают 281 г (45%) 2-ундецилимидаэола, из ловушки - 187.3 г (30%). Общий выход 468.3 г (75%).

Пример 6. Синтез 2-ундецилимидазолэ аналогично примеру 5, но вместо изо- 0 пропиловогоспирта и в холодильнике-сепаратора. и в ловушке Е-4 используют этиловый спирт. Обработка аналогично примеру 5. Получают из холодильника-сепаратора 312 г 2-ундецилимидазола 5 (50%), из ловушки 156 г (25%), общий выход 468 г (75%).

Предложенный способ позволяет вести синтез 2-ундецилимидазола в одну стадию с достаточно высоким (до 88%) выходом. 0Формула изобретения

Способ получения 2-ундецилимидазояа с использованием взаимодействия этилен- диамина и лауриновой кислоты при нагревании в присутствии катализатора, о т л и ч а- 5 ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения технологического процесса, лауриновую кислоту используют в виде 40-45%-ного бензольного раствора при молярном соотношении лауриновой кислоты и этилендиа- 0 мина, 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 целе- 5 вого продукта охлаждением реакционной смеси 8 холодильнике-сепараторе бэрбо- тажного типа, содержащем в качестве растворителя воду, зтанол, изопропанол или их смесь.

н

ем 4

fi

K-i

$t

Hd Мелекие

И

Изобретение касается производного имидазола, в частности получения 2-унде- цилимидазола. который находит применение в качестве стабилизатора полимеров. отвердителя эпоксидных смол, ингибитора коррозии металлов. Цель - упрощение процесса. Реакцию взаимодействия этилендиа- мина 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, изо- пропанол или их смесь. Эти условия обеспечивают проведение процесса в одну стадию без выделения промежуточного 2-ундецили- мидазолина с выходом 88%. 1 ил. ё

2 -унмц/ияимидюом