Способ получения 2-фенилбензимидазола
Патент 2084451
Авторы
Способ получения 2-фенилбензимидазола
Реферат
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способу получения 2-фенилбензимидазола (2-ФБИ), который находит широкое применение в производстве смол и мономеров, в качестве биологически активного вещества и др.
Для повышения производительности процесса и упрощения технологии получения 2-ФБИ высокого качества предложен способ, включающий сплавление o-фенилендиамина с избытком бензойной кислоты при температуре взаиморастворения исходных компонентов 90 - 110oC с последующим непрерывным подъемом температуры, обеспечивающим жидкое состояние реакционной массы. Окончание процесса осуществляют при температуре не ниже 290oC и прекращении выделения паров воды из реакционной массы. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способу получения 2-фенилбензимидазола (2-ФБИ), который применяется как отвердитель или ускоритель реакции отверждения эпоксидных смол, как промежуточный продукт для получения мономеров, в качестве биологически активного вещества, а также для предохранения поверхности различных металлов от коррозии. Известны способы получения 2-ФБИ нагреванием бензойной кислоты (БК) и o-фенилендиамина (ФДА) в высококипящем растворителе, сплавлением эквимолекулярных количеств БК и ФДА при 185oC с 65% выходом (Порай-Кошиц Б.А. Гинзбург О. Ф. Эфрос Л.С. Исследования в области бензимидазола. 1. О механизме образования производных бензимидазола и роли кислоты в этой реакции ЖОХ, 1947, т. 17, N10, с. 1768 1773), оплавлением БК и ФДА с использованием катализатора с выходом 87% (Ebana T. Yokota Y. Synthesis of 2-phenylbenzimidazole derivatives. Hokkaido Daigaku Kogakubu kenkyu hokuku, 1978, N89, p. 131 134 (Chem. Abstr. 1979, 91:157659y)). Известен способ получения 2-ФБИ, включающий нагревание в спиртовой среде ФДА и бензальдегида в присутствии нитробензола (Chiriac C. Synthesis of benzimidazoles by using phenyldichlorophospite as a reagent. Rev. Chem. Roum. 1984, v. 35, N4, p. 359 360] К числу основных недостатков указанных способов следует отнести невысокую технологичность процесса, невысокий выход и качество целевого компонента. Прототипом предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения 2-ФБИ, по которому конденсацию ФДА и БК осуществляют сплавлением компонентов при 195 215oC в течение 3 ч при избытке БК (Шельцын В.К. Масленникова Т.А. Волкова В.А. Синтез 2-фенилбензимидазолов из 1,2-фенилендиаминов и бензойных кислот. Основной органический синтез и нефтехимия, 1982, N17, с. 43 46] Выход 2-ФБИ составляет 95 98% Tпл 293 295oC. Недостатком способа-прототипа являются: сложность технологического процесса, связанная с дозировкой твердых исходных компонентов, перемешиванием и нагревом твердой массы; необходимость продувки инертным газом; высокая окисляемость исходного о-ФДА при нагреве в присутствии воздуха (у твердых тел большая поверхность контакта с воздухом); нестабильность технологического процесса, связанная с вероятностью затвердевания всей реакционной массы; сложность контроля окончания процесса; низкая производительность, обусловленная дозировкой твердых продуктов, длительностью процесса и отсутствием контроля окончания процесса. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении технологии, повышении производительности процесса получения 2-ФБИ высокого качества. Сущность изобретения заключается в том, что 2-фенилбензимидазол получают сплавлением о-фенилендиамина с избытком бензойной кислоты при температуре взаиморастворения исходных компонентов с последующим непрерывным подъемом температуры, обеспечивающим жидкое состояние реакционной массы, а окончание процесса осуществляют при температуре не ниже 290oC и прекращении выделения паров воды из реакционной массы. Сплавление на первой стадии целесообразно проводить при температуре 90 - 110oC. Возможно выделение целевого продукта возгонкой при температуре выше 300oC. Разделение процесса получения 2-ФБИ на технологические стадии сплавления исходных компонентов и получения конечного продукта позволяет значительно упростить технологию, повысить суммарную производительность реакционного объема и процесса в целом. На первой стадии исходные соединения бензойная кислота и орто-фенилендиамин сплавляют при температуре 90 110oC в среде продукта их взаимодействия. При взаимодействии исходных соединений образуется соль - бензоат орто-фенилендиамина устойчивое соединение с Tпл- 80oC. Обогрев на этой стадии возможен более дешевый паром, и относительно низкая температура исключает побочный процесс окисление кислородом воздуха о-ФДА, что позволяет исключить весьма дорогую продувку инертным газом. Собственно получение 2-ФБИ проводят нагревом полученной соли до температуры к концу процесса не ниже 290oC. Причем скорость нагрева поддерживают максимальной, не допуская чрезмерного пенообразования. В процессе образования 2-ФБИ происходит выделение двух молекул воды и при интенсивном нагреве непрерывно выделяющиеся пары воды защищают реакционную массу от побочного окисления кислородом воздуха, что повышает выход и качество конечного продукта. При этом отпадает необходимость продувки инертным газом. Непрерывный подъем температуры реакционной массы исключает также ее затвердевание, невозможность перемешивания и аварийную остановку процесса. Об окончании процесса получения 2-ФБИ судят по прекращению выделения паров воды при достижении температуры не ниже 290oC. К этому времени реакционная масса представляет собой практически чистый 2-ФБИ (чистота не менее 98% ). Для получения химически чистого 2-ФБИ нагрев продолжают и при температуре около 300oC проводят отгонку (сублимацию) паров 2-ФБИ, при конденсации которых получают 2-ФБИ с чистотой не менее 99,8% Сущность предлагаемого способа поясняется примерами его осуществления. Пример 1. В 10-литровый реактор из нержавеющей стали загружают 4,164 кг (34,13 моль) бензойной кислоты, 3,686 кг (34,13 моль) о-фенилендиамина, включают обогрев. При достижении температуры 90 100oC (после плавления исходных продуктов) включают перемешивание и продолжают нагрев. При температуре выше 120oC начинает отгоняться вода. При достижении температуры 180 190oC масса приобретает ярко-синий цвет, начинается активное выкипание воды. Примерно через 1,5 2,0 ч после начала нагрева температуру повышают до 230 250oC, масса начинает густеть, в ней появляются кристаллы 2-ФБИ. При достижении температуры 290 300oC и прекращении выделения паров воды из реакционной массы осуществляют окончание процесса. Реакционную массу выливают в 7 л воды, осадок отфильтровывают, промывают 3 5%-ным водным раствором аммиака, затем водой, сушат. Получают 6,621 кг (80,5%) технического 2-фенилбензимидазола с содержанием основного продукта свыше 95% (по данным TCX). Tпл- 276 286oC. Электронный спектр в этаноле max нм (lg ): 303 (4,412). После очистки и кристаллизации чистый 2-ФБИ имеет температуру плавления 295 296oC. Тонкослойная хроматография: Rf чистого 2-ФБИ на пластинках Силуфол UV-254 в системе гексан-ацетон-диэтиловый эфир (5:2:1) 0,25. Пример 2. Проводят аналогично примеру 1 при температуре нагрева исходных компонентов 100 110oC. Выход целевого компонента 2-ФБИ составляет 81,2% Температура плавления 295 296oC. Пример 3. Проводят аналогично примеру 1. Целевой продукт 2-ФБИ выделяют возгонкой при температуре 310oC. Выход 2-ФБИ составляет 94,5% Изобретение позволяет получить 2-ФБИ высокого качества по упрощенной высокопроизводительной технологии. Способ стабилен и прост. Исходные компоненты несравненно дешевле всех других реактивов, из которых возможен синтез 2-ФБИ, они выпускаются промышленностью.Формула изобретения
1. Способ получения 2-фенилбензимидазола сплавлением о-фемилендиамина с избытком бензойной кислоты, отличающийся тем, что сплавление ведут при температуре взаиморастворения исходных компонентов с последующим непрерывным подъемом температуры, обеспечивающим жидкое состояние реакционной массы, а процесс заканчивают при температуре не ниже 290oС и прекращении выделения паров воды из реакционной массы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сплавление ведут при 90 - 110oС. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой продукт выделяют возгонкой при температуре выше 300oС.