Способ получения 4-фторфталевого ангидрида

Способ получения 4-фторфталевого ангидрида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (())722909

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13,02,7 8 (21) 2579325/23-04

{51) М. Кл.

С 07 D 307/89

С 07 С 51/54 с присоединением заявки .%—

Эвуднрстевннь(й квинтет

СССР ив Аннам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень М 11

Дата опубликования описания 28.03.80 (53) УДg 547.584..07 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А, Шаповалов и Д. Х. Сембаев

Ордена Трудового Красного Знамени институт химических наук АН Казахской CCP (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 4-ФТОРФТАЛЕВОГО

АНГИДРИДА

Изобретение относится к органически му синтезу, а конкретно к способу получения 4-фторфталевого ангидрида, используемого в качестве полупродукта для синтеза полиэфиримидов. красителей и других ценных продуктов. 4-фторфталевый

5 ангидрид используют для производства зпоксидных смол )1), регуляторов роста растений j2) различных полимерных материалов (3), в том числе со специфическими физическими, химическими и электрическими свойствами.

Известно несколько способов синтеза

4-фторфталевого ангидрида, такие как жидкофазное окисление 4-фтор-о-ксилола азотной кислотой с последующей дегидратацией кислоты; из 4-аминодиэтилфталата через промежуточные стадии синтеза диазониевой соли, ее разложения, гидролиза полученного продукта и дегидратации; из 4-нитрофталевого ангидрида взаимодействием его с фтористым калием, и, наконец, из 4-хлорфталевого ангидрид да заменой хлора на фтор в реакции с, фтористым калием.

Наиболее бпизким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является способ получения 4фторфталевого ангидрида путем жидкофазного окисления 4-4 тор-о-ксилола 2022%-ной азотной кислотой в автоклаве под давлением 60«65 атм в температуре о

200 С в течение 5 ч. Получают смесь

4-фторфталевой кислоты и ее ангидрида.

Смесь далее дегидратируют до ангидрида, выход последнего около 73% (4) .

Недостаток известного способа — пери одичность, что сопряжено с необходимостью остановки реактора для загрузки исходных веществ и выгрузки готового продукта Реакцию необходимо проводить в специальной кислотоупорной аппаратуре, способной выдерживать большие давления; описываемый 2-х стадийный жидкофазный процесс, несмотря на высокий выход ангидрида - до 73%, не являетс:я экономичным.

Цель изобретения - упрощение процесса и увеличение выхода целевого продукта.

Цель достигается путем парофазного окисления 4-фтор-о-ксилола воздухом при молярном соотношении 4-фтор-о-ксилола к кислороду воздуха 1:75-115, обьемной скорости 000-9000 ч, температура

280-380 С на катализаторе,. в качестве которого используют малотиташн..тые

10 ванадиево-титановые контакты, при соотношении @05: Т О 1:0,1-0,4,.

Катализатор получают плавлением смеО си окислов при 680-700 С. В реакционную зону загружают контакт в виде зерен размерами 3-5 мм.

Ангидрид получают следующим образом.

Смесь 1-фтор-о-ксилола с воздухом, предварительно нагретую до 230-250 С, пропускают через слой катализатора при

280-380 С, Время контакта 0,1-0,5 с.

Катализат представляет собой твердый продукт с содержанием ангидрида 9096% После возгонки получают продукт с т. пл. 76,5-77,0 С и чистотой 99,859oо.

Элементный состав и эквивалент нейтрализации вещества соответствует расчетному для 4-фторфталевого ангидрида. ИКи ЯМР-ч:пектры продукта совпадают со спектрами чистого 4.фторфталевого ангидрида, полученного дегидратацией соответствующей кислоты. Выход целевого прод укта 78,44 от теории в расчете на поданное количество исходного вещества.

Предлагаемый способ опробован на лабораторной установке проточного типа с ре= акционной трубкой, изготовленной из стали 1Х18Н9Т, и представляющей элемент промышле нного многотрубчатого аппарата.

Предлагаемый парофазный способ полу4О чения 4-фторфталевого ангидрида является одностадийным и высокоэкономичным.

Синтез ангидрида осуществляется с более высоким выходом, а реакцию можно проводить в существующих типовых аппаратах, $5 применяемьж в промышленности для парофазного окисления, например, о-ксилола и нафталина во фталевый ангидрид. Кроме того, парафазный способ значительно упрощает жидкофазное окисление, устраняя

$0 ряд операций, связанных с выделением кислоты и ее получением в чистом виде.

Целиком исключается стадия дегидратации кислоты до ангидрида. Усовершенствование процесса сопровождается его удешев

55 лением за счет исключения расходов на ряд реактивов, аппаратов, широкого использования автоматизации. В настоящее вре722909 мя особенно важно, что в предлагаемом способе полностью исключается проблема охраны окружающей среды, которая очень остра в жидкофазном способе (выброс в атмосферу окислов азота, кислые жидкие стоки и др,).

Пример 1. В реакционную трубку диаметром 20 мм и длиной 1200 мм загружают 50 мл ванадиево-титанового ка« тализатора с соотношением окислов 1:0,1, соответственно. Через слой катализатора.

0 при 360 С пропускают смесь 4-фтор-оксилола и воздуха молярное соотношение фтор-о-ксилола к кислороду воздуха рав но 1:112). Подача сырья 62,40 г на литр катализатора в час, обьемная скорость 6000 час . Продолжительность опыта 5 ч. За это время подают 15,60г исходного сырья. Получают 16,05 r 4фторфталевого ангидрида, что составляет

76,9% от теории в расчете на поданное количество сырья.

Пример 2. Аппаратура и обьем катализатора такие же, как в примере l.

N олярное соотношение пятиокиси ванадия и двуокиси титана в катализаторе 1:0,25.

Объемная скорость 7200 ч, соотноше-1 ние между фтор-о-ксилолом и кислородом воздуха 1:97 (моль). Температура реакции 345 С. За 10 ч подают 43,3LG г сырья, получают 45,21 г ангидрида. Это соответствует выходу 78,4% от теории.

Пример 3. Катализатор и его ко1 личество те же, что и в примере 2. Скорость подачи сырья 140,40 г на литр катализатора в час, объемная скорость воздуха 9000 ч . Молярное соотноше.1 ние фтор-о-ксилол: кислород воздуха равно 1: 75. Температура реакции

380 С. Из 70,20 г поданного фтор-оксилола в 10 ч опыте получают 71,66г

4-фтор-фталевого ангидрида. Выход продукта 76,3% от теории.

Пример 4. Катализатор тот же, что и в примере 2. Количество его увеличено до 75 мл. Скорость подачи фтор-оксилола 57,47 r на литр катализатора в час. Обьемная скорость 5600 ч . Соотношение между сырьем и кислородом воздуха 1:113.. Температура 330 С. Подают за 10 ч 43,10 r галоид-о-ксилола, получают 43,71 r фторфталевого ангидрида, что соответствует выходу продукта

75,8Ь от теоретически возможного.

Пример 5. В трубку загружено

50 мл ванадиеве-титанового катализатора с соотношением окислов 1:0 4 соот« ветстве нно. Подача фтор-о-ксилола

5 72290

86,20 r на литр катализатора в час, соотношения сырья к окислителю. 1:97, объемная скорость 7200 ч . Окисление праводят при 330 С, время опыта 5. ч.

Вводят 21,55 r фторо-ксилола, получают 21,22 г ангидрида, что соответствует выходу 73,6% от теории.

Пример 6,. Катализатор, его объем и условия окисления такие же, как в примере 2. Температура окисления

280 С. В течение 10 ч опыта подают

43,10 г 4-фтор-о-ксилола, получают

39,62 г ангидрида, что соответствует выходу 68,7% от теории.

Формула изобрете ния

Способ получения 4-фторфталевого ангидрида окислением 4-фтор-о-ксилола при

20 нат евании, отлича юш и йс я

9 6 тем, что, с целью упрапения npcatecca u увеличения выхода целевого продукта, проводят парофазное окисление 4-фтор-оксилола кислородом воздухи при их молярном соотношении 1:75 - 115 соответственно, обьемной скорости 55009000 ч и температуре 280-380 С на ванадиево-титановом катализаторе с молярным соотношением V О,: Т1 0>

1:О, 1-0,4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIA % 3933862, an. 260-346.3, опублик. 1976.

2. Патент США % 3940419, кл. 260-326, опублик 1976.

3. Патент США М 3847869, кл. 260 7, опублик. 1974.

4. ЧаЮ ы т се g. Hopis Н.;Г. Chain.

5ос рр. 3475 -3476, 1963 (прототип).

Составитель Н. Уткина

Редактор 3. Шубенко Техред М. Келемеш -Корректор М. Вигула

3аказ 941/18 Тираж 495 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4