Способ получения алифатических альфа,омега-аминонитрилов

Способ получения алифатических альфа,омега-аминонитрилов

Реферат

 

Изобретение относится к области органической химии. Описывается способ получения алифатических альфа, омега-аминонитрилов частичным гидрированием алифатических альфа,омега-динитрилов при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора гидрирования, растворителя - аммиака и гидроокиси лития или соединения, из которого во время гидрирования образуется гидроокись лития. Данный способ позволяет повысить экономичность процесса за счет увеличения выхода и селективности. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии производства аминонитрилов, в частности к способу получения альфа,омега-аминонитрилов.

Известен способ получения алифатических альфа,омега-аминонитрилов частичным гидрированием алифатических альфа,омега-динитрилов при повышенной температуре и повышенном давлении в присутствии катализатора гидрирования и растворителя - спирта или аммиака, при этом в случае использования алифатического спирта в качестве растворителя процесс проводят в присутствии неорганического основания, такого, как аммиак, гидроокись натрия, калия, лития (см. патент США N 5 151 543, МКИ: C 07 C 253/30, 29.09.1992 г.).

Недостатком известного способа является, в частности, то, что при использовании аммиака в качестве растворителя выход составляет лишь, в зависимости от конверсии, 60-62%, и образуются относительно большие количества гексаметилендиамина. При использовании метанола в качестве растворителя и гидроокиси натрия в качестве неорганического основания выход и конверсия сравнимы с теми, которые получаются при использовании аммиака. При использовании спирта и гидроксида щелочных металлов в качестве основания недостатком является наряду с неудовлетворительными выходами большие количества растворителя, так как динитрил можно использовать только в количестве около 10 вес. %, в то время, как при использовании аммиака в качестве растворителя динитрил может использоваться в почти пятикратном количестве (47 вес.%).

Задачей изобретения является разработка способа получения алифатических альфа, омега-аминонитрилов, позволяющего повысить экономичность процесса за счет увеличения выхода и селективности.

Поставленная задача решается в способе получения алифатических альфа,омега-аминонитрилов частичным гидрированием алифатических альфа,омега-динитрилов при повышенной температуре и повышенном давлении в присутствии катализатора гидрирования и растворителя аммиака, за счет того, что гидрирование проводят в присутствии гидроокиси лития или соединения, из которого во время гидрирования образуется гидроокись лития.

Согласно способу по изобретению в качестве исходных соединений используют алифатические альфа,омега-динитрилы общей формулы I NC-(CH₂)_n-CN, (I) в которой n означает целое число от 1 до 10, в частности 2, 3, 4, 5 и 6. Особенно предпочтительными соединениями формулы I являются динитрил янтарной кислоты, динитрил глутаровой кислоты, динитрил адипиновой кислоты ("адипонитрил"), динитрил пимелиновой кислоты и динитрил пробковой кислоты ("суберонитрил"), при этом в частности предпочитается адипонитрил.

Согласно предложенному способу частично гидрируют указанные выше динитрилы формулы I в присутствии аммиака и гидроокиси лития или соединения, дающего при реакционных условиях гидроокись лития, с применением катализатора гидрирования в альфа,омега-аминонитрилы общей формулы II NC-(CH₂)-CH₂-NH₂, (II) причем n имеет указанное выше значение.

Особенно предпочтительными аминонитрилами формулы II являются такие, у которых n имеет значение 2, 3, 4, 5 или 6, в частности, 4, т.е. нитрил 4-аминобутановой кислоты, нитрил 5-аминопентановой кислоты, нитрил 6-аминогексановой кислоты (6-аминокапронитрил), нитрил 7-аминогептановой кислоты и нитрил 8-аминооктановой кислоты, наиболее предпочтительным является 6-аминокапронитрил.

Реакцию проводят при 40 - 120, предпочтительно 50 - 100, еще более предпочтительно 60 - 90^oC. Давление выбирают обычно от 2 -12, предпочтительно от 3 - 10, еще более предпочтительно от 4 - 8 МПа. Время пребывания в реакционной зоне зависит в основном от желаемых выходов, селективности и от желаемой степени превращения. Обычно его выбирают таким образом, чтобы достичь максимума выхода, например, при использовании адипонитрила оно составляет от 50 до 275, предпочтительно от 70 до 200 минут.

Предпочтительно давление и температуру выбирают таким образом, чтобы взаимодействие могло проходить в жидкой фазе.

Аммиак используют обычно в таком количестве, чтобы весовое соотношение аммиака к динитрилу находилось в области от 9:1 - 0,1: 1, предпочтительно от 2,3:1 - 0,25:1, особенно предпочтительно от 1,5:1 - 0,4:1.

Количество гидроокиси лития выбирают обычно в области от 0,1 - 20, предпочтительно от 1 - 10 вес.%, считая на количество используемого катализатора.

В качестве соединений лития, дающих при реакционных условиях гидроокись лития, следует назвать: металлический литий, алкильные и арильные соединения лития, например, н-бутиллитий и фениллитий. Количество этих соединений выбирают обычно таким образом, чтобы получалось указанное количество гидроокиси лития.

В качестве катализатора используют предпочтительно соединения, содержащие никель, рутений, родий и кобальт, предпочтительными являются соединения типа Ренея, в частности никель Ренея и кобальт Ренея. Можно также использовать катализаторы на носителе, причем носителем могут служить, например, окись алюминия, двуокись кремния, окись цинка, активированный уголь или двуокись титана. Особенно предпочтительным является никель Ренея (например, фирм БАСФ АГ, Дегусса и Грейс).

Никелевые, рутениевые, родиевые и кобальтовые катализаторы могут быть модифицированы металлами группы VI В (Cr, Mo, W) и группы VIII (Fe, Ru, Os, Co (только в случае никеля), Rh, lr, Pd, Pt) Периодической системы элементов. По имеющимся наблюдениям использование, в частности, катализаторов никеля Ренея, модифицированных, например, хромом и/или железом, приводит к повышению селективности по аминонитрилу.

Количество катализатора выбирают таким, чтобы количество кобальта, рутения, родия или никеля составляло от 1 - 50, предпочтительно от 5 - 20 вес.%, считая на введенное количество динитрила.

Катализаторы могут использоваться в неподвижном слое методом подпитки снизу или орошением, однако предпочтительны суспензионные катализаторы.

Согласно способу по изобретению получают альфа,омега-аминонитрилы с высоким выходом и хорошей селективностью. Альфа,омега-аминонитрилы являются важными исходными соединениями для получения циклических лактамов, в частности, 6-аминокапронитрил является исходным соединением для капролактама.

Нижеследующий пример иллюстрирует предлагаемый способ.

Пример. Реактор: 300 мл автоклав. Загрузка: 60 г адипонитрила, 7 г никеля Ренея (БАСФ, H1-50, влажный, около 6 г никеля Ренея), 0,1 г гидроокиси лития.

Автоклав заполняют адипонитрилом (АДН), гидроокисью лития и никелем Ренея в среде аргона, затем закрывают и нагнетают 100 мл аммиака. Перемешивание происходит магнитной мешалкой.

После нагревания до 80^oC (собственное давление: около 30 бар) повышают общее давление до 70 бар водородом. Это давление поддерживают постоянной подкачкой водорода. Отбирают пробы спустя 30, 60, 90, 120, 180, 240, 300 и 360 минут и подвергают газохроматографическому анализу. Результаты опытов видны из таблицы 1.

Сравнительный опыт Применение гидроокиси натрия вместо гидроокиси лития Повторяют пример с использованием 0,2 г гидроокиси натрия вместо 0,1 г гидроокиси лития при прочих равных условиях. Результаты сведены в таблицу 2.

Сравнение данных таблиц 1, 2 показывает, что применение гидроокиси натрия вместо гидроокиси лития приводит к худшим результатам селективности по аминокапронитрилу.

Формула изобретения

1. Способ получения алифатических альфа,омега-аминонитрилов частичным гидрированием алифатических альфа,омега-динитрилов при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора гидрирования и растворителя - аммиака, отличающийся тем, что гидрирование проводят в присутствии гидроокиси лития или соединения, из которого во время гидрирования образуется гидроокись лития.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидрирование проводят при 40 - 120^oC.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что гидрирование проводят при 2 - 12 МПа.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве алифатического альфа, омега-динитрила используют адипонитрил с получением 6-аминокапронитрила.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2