Способ получения 2-пирролидона Советский патент 1982 года по МПК C07D207/26 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ПИРРОЛИДОНА

1

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 2-пирролидона, который может быть использован при синтезе полиамидов.

Известен способ получения 2-пир- 5 ролидона гидрированием сукцинонитрила в жидком аммиаке на катализаторе, с последующей обработкой продукта. гидрирования водой. Катализатором, который используется в виде неподвиж- to ного слоя, является никель на носителе. Температура гидрирования 50 130°. Выход 2-пирролидона по этому способу составляет 75% Cl 3.

Цель изобретения - увеличение вы- 15 хода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения 2-пирролидона, заключающемся в том, что сукцинонитрил при 85-100 С гидрируют в 20 жидком аммиаке на неподвижном катализаторе, содержащем никель на носителе с последующим гидролизом полученного при этом соединения водой, в

качестве носителя никеля используют окись магния, гидроокись магния, карбонат магния, гидроокись кальция и карбонат кальция, а также смеси указанных соединений.

Катализатор готовят путем осаждения гидроокиси никеля и/или карбоната никеля из водного раствора соли никеля, например, нитрата никеля, сульфата никеля, хлорида никеля, ацетата никеля или формиата никеля, при помощи гидроокиси и/или карбоната щелочного металла, или аммония. При этом носитель уже содержится в растворе соли никеля, когда осаждают гидроокись или карбонат никеля. Затем соль никеля, содержащуюся в полученной смеси (либо после ее разложения до окиси никеля, либо без такого разложения) , восстанавливают до металлического никеля.

Количество аммиака, которое должно содержаться в жидкой фазе, может 39 составлять 0,5-25 г на 1 г подлежаце го превращению сукцинонитрила. Предлагаемый способ может быть осуществлен при различном парциально давлении водорода, например, при пар циальном давлении водорода 100 35000 кПа. Практически наиболее пред почтительно парциальное давление вод рода 500-1000 кПа. Гидрирование може быть осуществлено при вЗ-ЮО С, Гидрирование может быть осуществл но предпочтительно в так называемом струйном реакторе, в котором раствор сукцинонитрила в жидком аммиаке протекает через неподвижный слой катали затора, состоящего из катализатора в виде таблеток или гранул под действи ем силы тяжести, а водород или водородсод ржащий газ поступает через слой катализатора прямотоком или про тивотоком по отношению к раствору сукцинонитрила. При этом Удельная нагрузка на катализатор может принимать различные значения, например 0,1-25 л жидкости на литр катализато ра в час, предпочтительно 0, л жидкости на литр катализатора в час. По окончании гидрирования сукцинонитрила весь аммиак или только часть его удаляют из полученной реак ционной смеси, например, выпаривание Обработка гидрированного продукта водой может быть осуществлена в присутствии или в отсутствии аммиака. Обработку водой можно производить при различной температуре, например, при 150-300 С. Количество воды тоже быть различным, например, оно может меняться от стехиометрического до 20 моль на моль сукцинонитрила., Пример 1. Получение катали,затора. 2000 г нитрата никеля (М1(ЫПз)зХ X ) растворяют в л дистиллированной воды. В полученном растворе суспендируют 270 г порошка гидроокиси кальция (фирмы J. Т. Baker). Суспензию нагревают до 90°С при перемешивании, после чего в нее добавляют в течение 1 ч раствор 850 г безводного карбоната натоия в л дистиллированной воды. Полученный осадок отделяют фильтоовайием и промывают насыщенным при комнатной температуре раствором гидроокиси кальция в дистиллированной воде до тех пор, пока в промывных водах не обнаруживается натрий по цинкуранилнитратному мето4ду; Затем катализаторную массу сушат на воздухе в течение 2k ч при 120°С. Анализ полученной массы показал, что она состоит из 32, весД никеля в виде карбоната никеля и гидроокиси никеля в смеси с гидроокисью кальция и карбонатом кальция (весовое соотношение приблизительно 1:1), После измельчения массу смешивают с 2 вес.% графита (смазочный материал) и из нее прессуют таблетки диаметром и высотой приблизительно 3 мм. Получение пирролидона. Растворяют в течение 1 ч 0,1. кг сукцинонитрила в 1 ,25 кг жидкого аммиака при повышенном давлении в смесителе, нагретом до , после чего полученный раствор перекачивают в верхнюю часть вертикально установленного металлического трубчатого реактора (длина 1,5 м, внутренний диаметр 2,5 см), Реактор содержит нижний слой 600 мл катализатора - и верхний слой, состоящий из 75 мл инертного набивочного материала (выступающая металлическая набивка, размеры 0,16 х х 0,16 см). До начала эксперимента катализатор активируют путем пропускания через него азота в течение 10 ч при , затем водорода в течение 30 ч при 335°С. . . Одновременно с раствором аммиака вводят водород в верхнюю часть трубчатого реактора при помощи компрессора со скоростью 930 л ( и 100 кПа) в час. Парциальное давление водорода в реакторе составляет АООО кПа (общее давление - 10000 кПа). Температуру в реакторе поддерживают на уровне 85 С при помощи нагревательной рубашки. Полученную реакционную смесь выгружают со дна реактора, охлаждают до и разделяют при повышенном давлении в сепараторе на жидкость и газ. После этого аммиак удаляют из полученной жидкости в расширительном сосуде, работающем при повышенном давлении. После работы в течение 25. ч продукт, полученный таким образом в течение последующих двух часов, отделяют (208 г). Пробу этого продукта весом 2 г подвергают анализу методом газовой хроматографии; анализ показал отсутствие исходного продукта. При перемешивании оставшееся количество отделенного продукта нагревают в течение 0,5 ч при 210С 5 в автоклаве емкостью 1 л с 200 г вод После охлаждения гидролизованный продукт подвергают анализу методом газовой хроматографии. Анализ показал, члго получилось 185 г пирролидона. В расчете на количество взятого сукцинонитрила это соответствует выходу 87%. Путем перегонки гидролизо ванной смеси при пониженном давлении можно получить совершенно чистый (чистота Э9%) пирролидон, который может быть дополнительно очищен, есл требуется, путем перегонки над кисло той , например , серной кислотой, или над щелочью, например, гидроокисью натрия, (т. кип. мм рт.ст., т.пл. 2i,6°C). Пример 2. Получение катализатора . 2000 г нитрата никеля (Ni(N03)2 X ) растворяют в л дистиллированной воды. 3 полученном растворе суспендируют 270 г порошка окиси маг ния (фирмы Saline Liinehurg). Суспензию нагревают до 90°С при перемешивании, после чего в нее добавляют в течение 1 ч раствор 85П г безводного карбоната натрия в Ц л дистиллированной воды. Полученный осадок отделяют фильтрованием и промывают дистиллированной водой до тех пор, пока в промывных водах не обнаруживается натрий по цинкуранилнитратному методу. Затем катализаторную массу сушат на воздухе в течение 2 ч при 120С. Анализ полученной массы показал, что она состоит, из 32,7 вес. никеля в виде карбоната никеля и гидроксида никеля в смеси с гидроокисью магния После измельчения массу смешивают с 2 вес.% графита и спрессовывают в таблетки диаметром и высотой приблизительно 3 мм. Получение пирролидона. Растворяют в течение 1 ч 225 г сукцинонитрила в 3,1 кг жидкого аммиака при повышенном давлении в сме теле, нагретом до , после чего полученный раствор перекачивают в верхнюю часть вертикально установле ного металлического трубчатого реактора (длина 1,5 м, внутренний диаме 2,5 см). В реакторе находится слой катали затора бОО лп, а над ним - слой инертного набивочного материала 75 мл (выступающая металлическая набивка, размеры О,16 X 0,16 см). До начала .6 эксперимента катализатор, активируют путем пропускания через него азота в течение 10 ч при , затем водорода в течение ЗР ч при 335°С. Одновременно с раствором аммиака вводят водород в верхнюю часть трубчатого реактора при помощи компрессора со скоростью 1200 л ( и 100 кПа) в час. Парциальное дёвление водорода в реакторе поддерживают 3500 кПа (общее давление - 10000 кПа). Температуру в реакторе поддерживают 100°С путем применения нагревательной рубашки. Полученную реакцио - ную смесь выгружают со дна реактора, охлаждают до kQ°C и разделяют при повышенном давлении в сепараторе на жидкость и газ. После этого аммиак удалжот из полученной жидкости в расширительном сосуде, работающем при повышенном давлении. После работы в течение 25 ч продукт, полученный таким образом в .течение последующих двух , отделяют (2kS г). Пробу этого продукта весом 2 г подвергают анализу методом газовой хроматографии; анализ показал, что Э7% исходного продукта конвертировано. Оставшееся количество отделенного продукта нагревают в течение 5 мин при перемешивании при 210С в автоклаве емкостью 1 л с 250 г воды. После охлаждения гидролизованный продукт подвергают анализу методом газовой хроматографии. Анализ показал, что получилось 197 г пирролидона. В расчете на количество конвертированного сукцинонит0ила это соответствует выходу 85. Путем перегонки гидролизованной смеси при пониженном давлении можно получить совершенно чистый (чистота 99%) пирролидон, который может быть дополнительно очищен путем перегонки над кислотой, например, серной кислотой, или над щелочью, например, гидроокисью натрия. Таким образом, предлагаемый спр соб позволяет получать 2-пирролидон из сукцинонитрила с выходом 85-87%. Формула изобретения Способ получения 2-пирролидона каталитическим гидрированием сукцинонитрила в жидком аммиаке на неподвижном катализаторе, содержащем никель на носителе, при 85-100°С с пот 9787268

следующим гидролизом полученного приокись магний гидроокись магния или

этом соединения водой, о т л и ч а-карбонат магний.

ю щ и и с я тем, что, с целью повы-Источники инфо| ивции,

шения выхода целевого продукта,принятые во внимание при экспертизе

в Качестве носителя используют одноs 1. Патент СССР по заявке

или несколько соединений из группы:« 271290VZJ-Ot, кл. С «7 D 207/26,

гидроокись кальция, кар6он т кальция,19.