Способ получения 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола

Способ получения 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола

Реферат

 

Использование: в качестве стабилизатора полимерных материалов. Сущность изобретения: 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазол получают электрохимическим восстановлением 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензола в диафрагменном электролизере с катионообменной мембраной при плотности тока 20 - 2000 А/м² и температуре 20 - 90^oC в присутствии щелочи в среде растворителя с использованием в качестве анолита 1 - 12%-ного раствора щелочной соли 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола в 0,2 - 9%-ном водном или водно-спиртовом растворе щелочи с периодическим отбором из катодного пространства реакционной массы, содержащей щелочную соль 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола, использованием ее в анодном пространстве и выделением целевого продукта непосредственно из реакционной массы анодного пространства. 1 табл.

Изобретение относится к усовершенствованию способа получения 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола (беназола II) - эффективного стабилизатора полимерных материалов. Целью изобретения является упрощение технологического процесса. Поставленная цель достигается способом получения беназола II, заключающимся в том, что электрохимическую циклизацию НАБ проводят в катодном пространстве диафрагменного электролизера с катионообменной мембраной на металлических электродах при плотности катодного тока 20 - 2000 А/м² и температуре 20 - 90^oC в 0,2 - 9% водном или водно-спиртовом растворе щелочи одновременно с выделением в анодном пространстве беназола II из 1 - 12%-ного раствора его щелочной соли в 0,2 - 9%-ном водном или водно-спиртовом растворе щелочи. Отличительными признаками способа являются использование в качестве анолита 1 - 12%-ного раствора щелочной соли беназола II в 0,2 - 9%-ном водном или водно-спиртовом растворе щелочи, совмещение в одном аппарате с катионообменной мембраной в едином процессе электрохимического синтеза соли беназола II и выделения целевого продукта из раствора, проведение процесса при температуре 20 - 90^oC. Получение соли беназола II и выделение целевого продукта из раствора проводят в электролизере фильтропрессного типа с катионообменной мембраной и сменными электродами в процессе циркуляции электролитов через катодное и анодное пространства. Католит готовят в обогреваемой колбе с мешалкой. В первом синтезе в качестве анолита используют 0,2 - 9%-ный водный раствор щелочи или водный или водно-спиртовой раствор щелочной соли беназола II. В последующих синтезах в качестве анолита используют реакционную массу, полученную в катодном пространстве в предшествующем синтезе. Приготовленные электролиты загружают соответственно в катодный и анодный контуры циркуляции, включают насосы, через теплообменники нагревают электролиты до необходимой температуры, включают выпрямитель и при заданном токе ведут процесс до прохождения расчетного количества электричества. При этом в катодном пространстве происходит электрохимическая циклизация НАБ в натриевую соль беназола II, а в анодном пространстве - выделение беназола II из раствора его натриевой соли. Снижение температуры электросинтеза до значения ниже 20^oC приводит к существенному снижению электропроводности электролитов и соответственно к увеличению расхода электроэнергии. Увеличение температуры до значения выше 90^oC приводит к снижению качества получаемого продукта и потерям растворителя за счет испарения. После проведения электросинтеза из анодного пространства электролизера выгружают суспензию беназола II, фильтруют ее на воронке Бюхнера, осадок на фильтре промывают дистиллированной водой и сушат при температуре 80 - 90^oC. Фильтрат анализируют на содержание массовой доли щелочи и спирта, добавлением НАБ, щелочи, спирта и воды доводят его количество и состав до значений исходного католита и загружают его в катодное пространство для последующего синтеза. Реакционную массу, полученную в катодном пространстве данного синтеза, загружают в анодное пространство электролизера на последующий синтез. Пример 1. В катодное пространство электролизера с мембраной МФ-4СК-100, катодом из стали Ст.3 и анодом из свинца загружают электролит, содержащий 12,0 г (0,047 моль) НАБ, 2,2 г (0,055 моль) гидроокиси натрия, 46,0 г (0,767 моль) изопропилового спирта и 139,0 г (7,722 моль) воды. В анодное пространство загружают электролит, содержащий 11,4 г (0,046 моль) натриевой соли беназола II, 8,6 г (0,215 моль) гидроокиси натрия, 46,0 г (0,767 моль) изопропилового спирта и 135,2 г (7,511 моль) воды. Пропускают 5,87 А ч электричества при температуре 50^oC и катодной плотности тока 250 А/м² (ток 2 А). Из катодного пространства выгружают 201,2 г электролита, содержащего 11,4 г (0,046 моль) натриевой соли беназола II, 8,6 г (0,215 моль) гидроокиси натрия, 46,0 г (0,767 моль) изопропилового спирта и 135,2 г (7,511 моль) воды, который загружают в анодное пространство на следующий синтез. Из анодного пространства выгружают 197,6 г суспензии, содержащей 10,4 г (0,046 моль) беназола II, 2,2 г (0,055 моль) гидроокиси натрия, 46,0 г (0,767 моль) изопропилового спирта и 139,0 г воды. После фильтрования суспензии, промывки и сушки получают 10,45 г (10,046 моль) беназола II с содержанием основного вещества 99% и температурой плавления 129^oC. Выход по току 84,6%, выход по веществу 98,5%. В ходе электросинтеза выделяется 1,6 г кислорода. Пример 2. В катодное пространство электролизера с мембраной МК-40, катодом из платины и анодом из стеклоуглерода загружают электролит, содержащий 25,9 г (0,101 моль) НАБ, 3,5 г (0,088 моль) гидроокиси натрия, 60 г (12,875 моль) метилового спирта и 118,55 г (6,586 моль) воды. В анодное пространство загружают электролит, содержащий 24,8 г (0,100 моль) натриевой соли беназола II, 19,3 г (0,483 моль) гидроокиси натрия, 60 г (0,1875 моль) метилового спирта и 111,45 г (6,192 моль) воды. Пропускают 13,2 А ч электричества при температуре 60^oC и катодной плотности тока 600 А/м² (ток 4,8 А). Из катодного пространства выгружают 215,55 г электролита, содержащего 24,8 г (0,100 моль) натриевой соли беназола II, 19,3 г (0,483 моль) гидроокиси натрия, 60 г (1,875 моль) метилового спирта и 111,45 г (6,192 моль) воды, который загружают в анодное пространство на следующий синтез. Из анодного пространства выгружают 204,5 г суспензии, содержащей 22,45 г (0,100 моль) беназола II, 3,5 г (0,088 моль) гидроокиси натрия, 60 г (1,875 моль) метилового спирта и 118,55 г (0,586 моль) воды. После фильтрования суспензии, промывки и сушки получают 22,9 г (0,102 моль) беназола II с содержанием основного вещества 98% и температурой плавления 128^oC. Выход по току 81%, выход по веществу 99%. В ходе синтеза выделяется 3,3 г кислорода. Пример 3. В катодное пространство электролизера с мембраной "Карбофлен", катодом из латуни и анодом из платинированного титана загружают электролит, содержащий 2,02 г (0,008 моль) НАБ, 0,05 г (0,001 моль) гидроокиси калия и 197,7 г (10,983 моль) воды. В анодное пространство загружают электролит, содержащий 2,0 г (0,008 моль) калиевой соли беназола II, 0,4 г (0,007 моль) гидроокиси калия и 197,6 г (10,978 моль) воды. Пропускают 0,96 А ч электричества при температуре 90^oC и катодной плотности тока 20 А/м² (ток 0,16 А). Из катодного пространства выгружают 200,0 г электролита, содержащего 2,0 г (0,008 моль) калиевой соли беназола II, 0,4 г (0,007 моль) гидроокиси калия и 197,6 г (10,978 моль) воды, который загружают в анодное пространство на следующий синтез. Из анодного пространства выгружают 199,45 г суспензии, содержащей 1,7 г (0,008 моль) беназола II, 0,05 г (0,001 моль) гидроокиси калия и 197,7 г (10,983 моль) воды. После фильтрования суспензии, промывки и сушки получают 1,72 г (0,008 моль) беназола II с содержанием основного вещества 98,5% и температурой плавления 128^oC. Выход по току 85%, выход по веществу 97%. В ходе синтеза выделяется 0,3 г кислорода. Пример 4. В катодное пространство электролизера с мембраной МФ-4СК-100, катодом из меди и анодом из платины загружают электролит, содержащий 18,0 г (0,070 моль) НАБ, 3,0 г (0,054 моль) гидроокиси калия, 50 г (1,087 моль) этилового спирта и 125 г (6,944 моль) воды. В анодное пространство загружают электролит, содержащий 17,83 г (0,068 моль) калиевой соли беназола II, 18,5 г (0,330 моль) гидроокиси калия, 50 г (1,087 моль) этилового спирта и 120 г (6,667 моль) воды. Пропускают 8,9 А ч электричества при температуре 20^oC и катодной плотности тока 2000 А/м² (ток 16 А). Из катодного пространства выгружают 206,33 г электролита, содержащего 17,83 г (0,068 моль) калиевой соли беназола II, 18,5 г (0,330 моль) гидроокиси калия, 50 г (1,087 моль) этилового спирта и 120 г (6,667 моль) воды, который загружают в анодное пространство на следующий синтез. Из анодного пространства выгружают 193,2 г суспензии, содержащей 15,02 г (0,067 моль) беназола II, 3,0 г (0,054 моль) гидроокиси калия, 50 г (1,087 моль) этилового спирта и 125 г (6,944 моль) воды. После фильтрования суспензии, промывки и сушки получают 15,5 г (0,069 моль) беназола II с содержанием основного вещества 98% и температурой плавления 128,5^oC. Выход по току 83%, выход по веществу 96,4%. В ходе синтеза выделяется 2,7 г кислорода. Пример 5 (сравнительный). В катодное пространство электролизера с анионообменной мембраной МА-40, катодом из латуни и анодом из платины загружают электролит, содержащий 15,0 г (0,058 моль) НАБ, 1,2 г (0,050 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 130 г (7,222 моль) воды. В анодное пространство загружают электролит, содержащий 13,35 г (0,058 моль) литиевой соли беназола II, 3,5 г (0,146 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 128,3 г (7,128 моль) воды. Пропускают 6,95 А ч электричества при температуре 50^oC и катодной плотности тока 200 А/м² (ток 1,6 А). Из катодного пространства выгружают 196,4 г электролита, содержащего 8,1 г (0,035 моль) литиевой соли беназола II, 1,3 г (0,054 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 127 г (7,056 моль) воды. Из анодного пространства выгружают 212,95 г раствора, содержащего 3,4 г (0,142 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта, 131,3 г (7,294 моль) воды и 18,25 г смеси литиевых солей беназола II и НАБ, присутствие которых подтверждается методом TCX. Пример 6. В катодное пространство электролизера с мембраной МК-40, катодом из латуни и анодом из платины загружают электролит, содержащий 15,0 г (0,058 моль) НАБ, 1,2 г (0,050 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 130 г (7,222 моль) воды. В анодное пространство загружают электролит, содержащий 13,35 г (0,058 моль) литиевой соли беназола II, 3,5 г (0,042 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 128,3 г (7,128 моль) воды. Получают 6,95 А ч электричества при температуре 50^oC и катодной плотности тока 200 А/м² (ток 1,6 А). Из катодного пространства выгружают 205,15 г электролита, содержащего 13,35 г (0,058 моль) литиевой соли беназола II, 3,5 г (0,042 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 128,3 г (7,128 моль) воды, который загружают в анодное пространство на следующий синтез. Из анодного пространства выгружают 204,2 г суспензии, содержащей 13,0 г (0,058 моль) беназола II, 1,2 г (0,050 моль) гидроокиси лития, 60 г (1,304 моль) этилового спирта и 130,0 г (7,222 моль) воды. После фильтрования суспензии, промывки и сушки получают 13,16 г (0,058 моль) беназола II с содержанием основного вещества 98,8%. Выход по току 89%, выход по веществу 99,0%. В ходе синтеза выделяется 2,0 г кислорода. Фильтрат после отделения беназола II анализируют и используют для приготовления католита в последующем опыте. Результаты пяти последовательных синтезов представлены в таблице. Преимуществом способа является значительное упрощение технологии и ее аппаратурного оформления за счет совмещения в едином процессе в одном электролизере электрохимического синтеза щелочной соли беназола II и выделения из нее целевого продукта, исключения использования минеральных солей для приготовления анолита и минеральной кислоты для выделения беназола II, что приводит также к резкому сокращению количества сточных вод и содержания в них минеральных солей.

Формула изобретения

Способ получения 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола электрохимическим восстановлением 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензола в диафрагменном электролизере с катионообменной мембраной при плотности тока 20 - 2000 А/см² в присутствии щелочи в среде растворителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве анолита используют 1 - 12%-ный раствор щелочной соли 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола в 0,23 - 9%-ном водном или водно-спиртовом растворе щелочи и процесс проводят при температуре 20 - 90^oС с периодическим отбором из катодного пространства реакционной массы, содержащей щелочную соль 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола, использованием ее в анодном пространстве и выделением целевого продукта непосредственно из реакционной массы анодного пространства.

РИСУНКИ

Рисунок 1