Способ получения дицианимида натрия

Способ получения дицианимида натрия

Реферат

 

Изобретение относится к химии азотосодержащих соединений, а именно к способу получения дицианимида натрия, который используется в качестве полупродукта для получения лекарственных препаратов, а также применяется для борьбы с молью и для уменьшения ломкости бумаги. Задача изобретения: разработка нового способа получения дицианимида натрия, позволяющего увеличить выход целевого продукта и повысить его качество. Способ основан на взаимодействии водных растворах аммиака и гидроксида натрия с хлорцианом при 0-30°С. Процесс осуществляется при молярном соотношении хлорциан гидроксид натрия аммиак, равном 1,0:(1,5:2,0):(0,5-1,0) и рН 10,0 14,0. Предлагаемый способ получения базируется на доступном сырье, прост и нетребует сложного аппаратурного оформления. 1 табл.

Изобретение относится к азотсодержащим соединениям, а именно к новому способу получения дицианимида натрия, который находит широкое применение для борьбы с молью, в синтезе, лекарственных препаратов и красителей, а также применяется для уменьшения ломкости бумаги.

Известен способ получения дицианимидов щелочных металлов на основе свободного цианамида, гидроксида щелочного металла и бромциана [1] Выход по цианамиду составляет 40-60% Недостатки этих способов отсутствие промышленного производства бромциана, нестабильность водного раствора свободного цианамида и отсутствие его промышленного производства.

Известен способ получения дицианимидов щелочных металлов на основе незамещенного цианамида, гидроксида щелочного металла и галоидциана. Процесс осуществляют при обычной температуре и строгом соблюдении рН [2] Недостатками метода являются его многостадийность, нестабильность свободного цианамида, отсутствие промышленного производства свободного цианамида, а также низкий удельный съем целевого продукта с единицы объема реакционной массы.

Известен также другой способ, основанный на обработке NaHNCN озонированным кислородом или воздухом в водном (спиртовом) растворе [3] и являющийся простым способом. Конверсия NaHNCN составляет 66-97% Однако метод имеет ряд недостатков: процесс длителен (более 13 ч), отсутствует промышленное производство мононатриевой соли цианамида.

Наиболее близким к предлагаемому является способ прямого получения дицианимидов щелочных металлов. Сущность метода заключается во взаимодействии хлорциана и гидроксида щелочного металла в аммиачном растворе [4] Процесс осуществляется при 0-35^оС и рН от 13,8 в начале реакции до 10,5 при ее окончании. Хлорциан через барботер подают в водный раствор аммиака, туда же дозируют водный раствор гидроксида щелочного металла, выдерживая эквимольную подачу реагентов. Реакция экзотермична. Кроме этого, необходимо обеспечение интенсивного перемешивания. Образовавшийся продукт, содержащий в своем составе дицианимид натрия, хлористый натрий и хлористый аммоний, выкристаллизовывают при охлаждении до -5-10^оС и отфильтровывают. Осадок промывают охлажденным до 0^оС ацетоном от примесей. Промытый осадок сушат в печи в течение 12 ч при 55-60^оС. Затем получают дицианимид натрия с выходом до 49% и чистотой 50% Метод прост, базируется на стабильных, доступных реагентах.

Недостатками способа являются низкие выход целевого продукта и качество готового продукта, а также малый коэффициент использования аммиака.

Кроме того, в прототипе [4] представлено, что реагенты взаимодействуют при соотношении: СlCN NaOH(KOH) NH₃, равном 1,00 0,89 0,99, 1:1,26 (КОН), 1,54, 1,00:0,92:1,93 (1,2 и 4 примеры) соответственно.

Таким образом, можно полагать, что получаемый продукт будет загрязнен как хлористым натрием, так и хлористым аммонием, который не идефферентен к получаемому дицианамиду натрия. Это нашло отражение в низком качестве целевого продукта, содержащем не выше 50% основного вещества.

Основной причиной указанных недостатков является использование излишнего количества аммиака.

Задача изобретения разработка нового способа получения дицианамида натрия, позволяющего повысить выход в качестве целевого продукта, увеличить коэффициент использования сырья (аммиака).

Задача решается за счет осуществления реакции получения диацинимида натрия взаимодействием водных растворов аммиака и гидроксида натрия с хлорцианом при молярном соотношении реагентов: СlCN NaOH NH₃ 1,0 (1,5-2,0) (0,5-0,6). Процесс осуществляют при 0-30^оС и рН 10,5-14,0.

П р и м е р 1. В реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой, барботером, термометром и электродами, подключенными к рН-метру, загружают 85 г (5 моль) NH₃ в виде водного раствора. В капельную воронку загружают 1333 г (15 моль) 45%-ного водного раствора NaOH. Барботер соединяют с баллоном, наполненным СlCN. Затем захолаживают аммиачный раствор до 0^оС и одновременно начинают дозировать хлорциан и гидроксид натрия. Скорость дозировки обоих реагентов поддерживают таким образом, чтобы рН и температура реакционной массы не превышала 14,0 и 30^оС соответственно. В течение 6 ч подают 615 г (10 моль) хлорциана и 1333 г 45%-ного водного раствора гидроксида натрия. Реакция заканчивают при рН 10,0.

Затем реакционную массу охлаждают до -5^оС и отфильтровывают осадок. Его промывают 240 г захоложенного до -5^оС ацетона и сушат. Получают 495 г дицианамида натрия. Выход целевого продукта в пересчете на 100% NaN(CN)₂ составил 77,87% как на хлорциан, так и на аммиак. Продукт очищают перекристаллизацией из диметилформамида, растворимость NaN(CN)₂в котором составляет 15% Найдено, Na 25,83; N 46,93, С 27,24.

Вычислено, Na 25,8; N 47,2; С 27,0.

Все последующие примеры, в которых варьируются соотношения хлорциан: гидроксид натрия: аммиака, представлены в таблице, в которой показан выход продукта в зависимости от условий осуществления процесса.

Как видно из приведенных в таблице примеров, лучшие результаты были получены при молярных соотношениях хлорциан: гидроксид натрия: аммиак, равных 1,0 (1,5-1,7) (0,5-0,6). Увеличение соотношения по аммиаку не приводит к увеличению выхода целевого продукта по хлорциану, одновременно снижается выход целевого продукта по аммиаку, т.е. снижается коэффициент использования аммиака (примеры 1-3 и 11).

Увеличение загрузки гидроксида натрия (примеры 4-6) также не приводит к увеличению выхода NaN(CN)₂, но вызывает небольшое снижение качества целевого продукта. Кроме того, возникают значительные трудности с соблюдением заданных значений рН (14,0-10,0). Уменьшение количества гидроксида натрия, вводимого в реакцию, приводит к разному снижению выхода дицианимида натрия (пример 9), а в некоторых случаях делают невозможным и осуществление реакции (пример 7).

Компенсация снижения загрузки гидроксида натрия за счет аммиака также не позволила получить заметное количество целевого продукта из-за его крайней загрязненности хлористым аммонием и другими примесями (пример 8).

Таким образом, увеличение выхода целевого продукта, повышение его качества и увеличение коэффициента использования аммиака достигается взаимодействием водных растворов аммиака гидроксида натрия с хлорцианом при 0-30^оС, рН, равном 14,0-10,0 и молярном соотношении хлорциан:гидроксид натрия:аммиак, равных 1,0:(1,5--2,0): (0,5-1,0).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЦИАНИМИДА НАТРИЯ взаимодействием водных растворов гидроксида натрия и аммиака с хлорцианом при 0 36^oС, отличающийся тем, что процесс осуществляют при молярном соотношении хлорциан: гидроксид натрия и аммиак, равном 1,0 (1,5 2,0) (0,5 1,0).

РИСУНКИ

Рисунок 1