Способ получения 2-метилбензимидазола

Способ получения 2-метилбензимидазола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< SI909S

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик

+, Ar"

> . ilij:-: (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.01.79 (21) 2714232/23-04 (5) ) М. Кл.

С 07 D 235/08 /С 08 К 5/34 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет (23) Г1риоритет— (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень 1 х е 13 (45) Дата опубликования описания 07.04.81

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 547.785.5 (088.8) Г. А. Ткаченко, Г. К. Кучеренко и А. В. Макотк 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

2-М ЕТИЛ ВЕН 3 ИМ ИДАЗОЛ А

Изобретение относится к усовершенствоганному способу получения 2-метилбензимидазола, являющегося как эффективным ускорителем отверждения, так и отвердителем порошковых эпоксидных композиций.

Известен способ получения 2-метилбензимидазола взаимодействием о-фенилендиамина и уксусной кислоты при нагревании на кислых катализаторах (1, 21.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения 2-метилбензимидазола с применением в качестве катализатора твердого сульфокатионита КУ-2

131. По этому способу синтез проводят при перемешивании о-фенилендиамина, уксусной кислоты и катализатора КУ-2 в среде ксилола при температуре около 100 С в течение 2 ч. По окончании реакции непрореагировавшую кислоту нейтрализуют водным раствором аммиака, выпавший при этом осадок отфильтровывают вместе с катиониroM, затем осадок растворяют при нагревании в смеси спирта с водой, обрабатывают раствор активированным углем и фильтруют с целью отделения катализатора и активированного угля. При медленном охлаждении фильтрата из него выпадают светлые кристаллы продукта.

Реакцию проводят при молярном соотношении о-фенилендиамина и уксусной кислоты 1: 1.5; выход продукта 95%.

Указанный способ нетехнологичсн из-за большого количества трудоемких операций: нейтрализация непрореагировавшсй кислоты, фильтрование осадка, растворенис его при нагревании, обработка раствора активированным углем, отделение и сушка готового продукта, необходимость использования в качестве катализатора КУ-2 (30/o на исходную смесь). В результате нейтрализации непрореагировавшей кислоты водным раствором аммиака и последующего растворения осадка в водно-спиртовой смеси образуется значительное количество сточных вод (примерно 12 кг на 1 кг продукта), сложный состав которых затрудняет их очистку.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса, сокращение длительности синтеза 2-метилбензимидазола, уменьшение количества сточных вод и расхода реагентов.

26

Поставленная цель достигается тем, что взаимодействие о-фенилендиамина с уксусной кислотой проводят в присутствии бутилацетата при 120 — 180 С с азеотропной рек80 тификацией воды, образующейся в резуль819098 тате реакции, преимущественно при мольном соотношении реагентов 1: 1,1 — 1,2.

Процесс проводят следующим образом.

В реактор с мешалкой загружают о-фенилендиамин, уксусную кислоту в молярном соотношении 1: 1,1 — -1,2 и бутилацетат, содержание которого в реакционной массе составляет не более 8 — 10 /О от общей загрузки. Смесь нагревают при перемешивании до кипения (120 — 130 С). При этом начинастся реакция, сопровождающаяся выделением воды, которую удаляют азсотропной отгонкой смеси бутилацстата и воды. Азеотропную отгонку ведут при темпсратурс паров 90,2 — 90,8 С.

По мере завершения реакции температуру реакционной массы поднимают до 150—

180 C в зависимости от соотношения загруженных реагентов. По окончании отгонки воды дефлегматор отключают, обратный холодильник заменяют прямым и поток конденсата переключают và другой сборник.

Температуру массы постепенно поднимают до 300 — 340 С и производят отгонку растворителя и избытка кислоты.

Для обеспечения полноты извлечения уксусной кислоты и бутилацетата целесообразно использовать вакуум порядка 100—

110 мм рт. ст., температура при этом 220—

?40 С. Оставшийся в реакторе расплав родукта выливают, охлаждают и дробят.

Пример 1. В стеклянный реактор, снабженный быстроходной мешалкой с вакуумным уплотнением, термометром, ректификационной колонкой, в качестве которой применяют елочный дефлегматор с конденсатором, ловушкой Дина-Старка с обратным холодильником, загружают 110,3 r (1 моль) технического о-фенилендиамина (98 ) 73,7 г (1,2 моль) ледяной уксусной кислоты, 8 г бутилацетата. В ловушку Дина-Старка заливают 12 г бутилацетата.

Смесь нагревают при перемешивании на графитовой бане до кипения (120 — 130 С, в зависимости от количества бутилацетата в исходной смеси), после чего через 15—

20 мин начинается отгон азеотропной смеси бутилацетат — вода (температура паров

90 — 9ГС). После заполнения ловушки Дина-Старка реакционной водой и бутилацетатом последний начинает возвращаться в зону реакции. Через 30 мин после прекращения отгонки воды (количество отогнанной реакционной воды 35 г, содержание уксусной кислоты в воде 2,8 г/л) дефлегматор заменяют прямым холодильником с вакуумприемником, включают обогрев и производят отгонку избыточной уксусной кислоты и бутилацетата при температуре реакционной массы до 240 С. После прекращения поступления конденсата оздают разрежение в системе (остаточное давление 100—

110 мм рт, ст.) и отгоняют остаток смеси уксусной кислоты и бутилацетата.

По окончании отгонки реакционную массу охлаждают до 180 — 200 С, выливают

1. Способ получения 2-метилбензимидазола путем взаимодействия о-фенилендиамина с избытком уксусной кислоты в среде растворителя при нагревании, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения технологии и уменьшения количества сточных вод, в качестве растворителя использу|от бутилацетат, процесс проводят при 120—

180 С с азеотропной ректификацией образующейся реакционной воды.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода реагентов, о-фенилендиамин и уксусную кис4 в фарфоровую чашку, охлаждают и дробят.

Получают 130 r продукта, выход 98,1 /о, пл. 175 — 176 С (температура плавления чистого продукта 177 С).

Пример 2. Синтез проводят аналогично описанному в примере 1. Соотношение о-фенилендиа мина и уксусной кислоты

1: 1,1 (моль). Количество уксусной кислоты

67,8 г, бутилацетата 15 г. Количество отогнанной воды 32,4 r (содержание уксусной кислоты 1,4 г/л).

Получают 130,5 г продукта, выход 98,8о о, т. пл. 173 — 174 С.

Пример 3. Синтез проводят аналогично описанному в примере 1, прн тех же количествах и соотношении о-фенилендиамина и уксусной кислоты. Количество бутилацетата 23 г, количество отогнанной воды

35,6 г (содержание уксусной кислоты

2,85 г/л). Избыток уксусной кислоты и бутилацетат после азеотропной ректификации воды отгоняют при температуре реакционной массы 300 — 340 С. Получают 128,4 r продукта, выход 97,2%, т. пл. 173 — 174 С, Получение 2-метилбензимидазола col ласно предлагаемому способу отличается простотой технологии и аппаратурного оформления: отсутствуют, в частности, стадии нейтрализации, фильтрования осадка, З0 сушка готового продукта; для реализации изобретения вполне достаточно типовой химической аппаратуры.

Длительность процесса с учетом всех технологических стадий составляет 6 — 7 ч, что в 3 раза короче по сравнению с известным способом (31. Сокращение расхода уксусной кислоты составляет около 33 /о.

Бутилацетат в процессе практически не расходуется, поскольку его отгон с избыт40 ком уксусной кислоты и небольшим содержанием о-фенилендиамина и 2-метилбензимидазола можно без ухудшения качества целевого продукта возвращать на повторный синтез. Количество сточных вод сокра45 щается в 40 — 50 раз, практически это только вода, образующаяся по реакции. Сточные воды не содержат минеральных примесей и могут быть полностью очищены на биохимических очистных сооружениях.

Формула изобретения

819098

Составитель Н. Нарышкова

Редактор Е. Хорина Техред И. Заболотнова Корректоры: Л. Слепая и P. Беркович

Заказ 2395

Изд. № 278 Тираж 448

ВНИИПИ Государственного комитета ССС1> по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

5 лоту берут в мольном соотношении 1: 1,1—

1,2.

Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Вагнер Е., Миллет Д. Синтезы органических препаратов. Сб. 2, М., Издатинлит, с. 656, 1949.

2. Порай-Кошиц Б. А., Хархарова Г. М.

Синтез и свойства некоторых производных бензимидазола. — К. Общ. Хим., 25, вып. II, с. 2138, 1955.

3. Исагулянц В, И., Ануфриева Н. М.

Синтез 2-замещенных бензимидазолов с применением катионообменной смолы

КУ-2. — 5K. Прикл. хим., 44, Мв 5, с. 1195, 1971 (прототип) .