Способ получения гептаметиленимина Советский патент 1976 года по МПК C07C119/00 

Изобретеиие относится к усовершенствовапиому способу получения гентаметилеиимина, используемого, в частности, в фармацевтике.

Известен способ получения гептаметилекимина химическим восстановлением капролактама литийалюминийгидридом в жидкой фазе в среде органического растворителя, например бензола.

Однако нзвест ;ь;й способ позволяет получить целевой продукт с выходом не более 70% от теоретически возможного нри сравнительно селективности процесса.

С целью устранения этих недостатков предлагается гидрировать энантолактам в жидко) или газовой фазе в присутствии хромита меди в качестве катализатора.

Наиболее ращюнальный способ получения смешанного медкохромового катализатора описан ниже.

Раствор А. 260 г тригидрата нитрата меди (II) и 31 г азэтиокислого бария в 900 см воды с темнературой 80°С.

Раствор В. 151 г дихромата аммония и 225 см- 28%-пого аммиака разбавляют 900 см воды -с температурой 25°С.

Ра.стБор А приливают к раствору В, образовавшийся осадок отфильтровывают по возможности до сухого состояния. Носле этого осадок сушат в течение 12 час в эксикаторе нри темнературе. лежащей в интервале от 75

до 80°С, и :з-.;ель1;:.юг в порошок. Термическое разложение натгболее целесообразно производить г, три стадии на фарфоровой пластине на oткpытo i пламени. Во время термического разложени.я порошок постоянно перел ешивают. а нлальч регулируют таким образом, чтобы ие происходило интенсивное выделение газов. Нри пониженных температурах происходит самопроизвольное разложение.

Ь1аиболсе просто это быть достигнуто в том , когда пагревается лишь одна сторона фарфоровой пластины, а ннтенсивиость перемешиванпи доведена до такой стеГ1ени. что к иачал разложешя веш.ество гомогенно 1еремешано на всей пластине. В процессе термического разложсшы окраска порошкообразного 1}одукта изменяется от оранжевой до кори-.:иевой, а к концу разложения окраска ста:ювитсл верной. Когда все порошкообразное зещестзо принимает равномерную черную окраску и прекращается выделение газов, nopOLHOjc охлаждают. Три част объединяют и смесь в течение 30 мин перемешивают с 600 см- ксусной кислоты. Затем

производят фильтроиа}1не, продукт 6 раз промывают водой, используя по 100 см воды для каждой нромывкн. к сушат в течение 12 час при температуре 1.5°С, после чего производят измельчение продукта в норошок. Выход

составляет 170 г. В том случае, когда перошок таблетируют, к нему прибавляют графит в количестве 5 вес. %. Когда сиособ осуществляют в газо-жидкостиой фазе, то наиболее предпочтительно темнературу поддерживать в интервале между 180 и 220°С и иснользовать давление от 80 до 120 атм. Наиболее рационально способ осуш,ествляют следующим образом. Приготавливают содержащий от 5 до 25 вес. % (лучше 15-20 вес. %) спирта раствор Энантолактама. Раствор помещают в автоклав и прибавляют катализатор, например хро.мит меди, в 0,25-0,75 (целесообразло 0,5) кратном .количестозе в расчете на вес лактама. После .промывки водородом в автоклаве .создают давление водорода при комнатной температуре от 70 до 100 атм, после чего производят нагревание до температуры 180- 220°С и в течение 2-8 час производят гидрирование при встряхивании и перемен,ивании. Скорость взаимодействия, соответственно, время реакции зависят от скорости встряхивания, от температуры и от соотношения лактама и катализатора. После завершения реакции реакционную смесь отделяют от катализатора. Когда реакцию осуществляют в .газовой фазе, вещество целесообразно подвергать превращению при атмосферном давлении и при температурах, лежащих в интервале между 240 и i280°C. Способ наиболее предпочтительно осуществляют следующим образом. Из хромита меди, получение которого описано выше, или из какого-либо другого катализатора изготавливают с графитом соответствующие большие таблетки и помещают их в реактор, который может быть нагрет снаружи. Катализатор активируют в токе водорода при температуре, лежащей в интервале между 100 и 280°С. Затем производят прибавление энантолактама. Условия реакции: 240- 280°С, молярное соотношение лактама и водорода от 1:10 до 1:50, время контактирования 5-25 сек, весовая скорость 0,1-0,4 г лактама/мин-100 катализатора. Выход 50-55%; селективность 95-100%. Непрореагировавщий лактам отделяют от имина перегонкой и вновь используют на стадии гидрирования. Пример 1. 200 мл спиртового раствора (примерно 20%-ный по весу раствор) 40 г энантолактама вводят в опрокидывающийся автоклав емкостью 1 л и прибавляют 20 г хромита меди в порошкообразной форме, выполняющего роль катализатора. Автоклав закрывают, промывают азотом и водородом, после чего создают в нем давление водорода порядка 100 атм. В процессе реакции производят встряхивание (100 опрокидываний в минуту) причем автоклав нагревают до температуры 200°С. Время реакции составляет 8 час. После охлаждеиия и вскрытия автоклава реакционную смесь отделяют от катализатора с помощью фильтрования и прибавляют такое количество концентрированной соляной кислоты, чтобы рН смеси установилось между значений 2 и 3. Спирт отгоняют (можно было регенерировать примерно 80-90% спирта). К остатку после отгонки прибавляют 70 мл 40%-ного по весу раствора гидроокиси натрия, после чего производят отгонку геитаметиленимина в вакууме 20-30 мм рт. ст. Выход продукта составляет 33 г, 93% от расчетного значения. Скорость реакции зависит от соотношения катализатор: лактам, как это показано ниже. Лактам - катализатор Выход через 2 час иосле начала реакции Па селективиость оказывает влияиие фактор : концентрация раствора (в растворах с концентрацией более 25 вес. % селективность меньше). Достигаемый в течение равного промежутка времени выход Зслзисит от концентрации раствораКонцентрация, % Выход через 4 час. % (лакгам - катали.затор 1 :0,5) П р и м е р 2. В обогреваемый электричеством реактор трубчатого типа с внутренним диаметром 300 мм помещают таблетированные с графитом частички хромита меди, имеющие диаметр 2 .мм. Всего вводят 24 г, так что слой катализатора составляет 70 мм. В верхней части реактора закрепляют испаритель, соответственно к испарителю ирисоез,иняют устройство для регулирования подачи жидкости и газа. Каталитическую реакцию начииают при скорости 0,5 л/г катализатора и реактор нагревают до температуры 100°С. Происходит экзотермическое взаимодействие, сопровождающееся выделением чрезвычайно большого количества тепла, и температура скачкообразио поднимается от 100 до 200°С. В дальнейшем нагревание катализатора необходимо регулировать таким образом, чтобы температура катализатора ни в коем случае не превышала 300°С. Принимая во внимание сказанное, начиная со 100°С, нагревание производят медленно и после завершения экзотер.мической реакции дополнительно производят нагревание до температуры 280°С. Указанную температуру затем поддерживают в течение 3 час. После активирования катализатора начинают пропускание паров лактама. Температура реактора составляет 280°С, молярное соотношение лактама и водорода завняется 1:40, весовая скорость составляет 0,37 г лактама/мин-100 г катализатора, время контактирования 8,6 сек. Выход 60%; селективность 100%. Реакционную смесь разделяют перегонкой в вакууме. Не вступивший в реакцию лактам можно регенерировать и вновь использовать на стадии гидрирования. Формула изобретения 1. Способ получения гептаметиленимина восстановлением эиантолактама, отличаюП1II и с я тем. что, с целью повышения выхода нелепого и нозышения селективности процесса, энантолактам гидрируют в жидкой или газовой фазе в присутствии смешанного меднохромового катализатора. 2. Способ но и. 1, отличающийся тем, в жидкой фазе проводят что гидрирование 80-120 атм и температуре при давлении 180-220°С. 3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что гидрирование в газовой фазе проводят при атмосферном давлении и температуре 2-Ю-280°С.