Способ получения фталимидов щелочных металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5ц 4 С 07 D 209 48

E.>

» 1

7Д

ЯЯг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3401628/23-04 (22) 01. 03. 82 (46) 15.05.87. Бюл. № 18 (71) Научно-исследовательский институт химикатов для полимерных материалов (72) А.А.Овчинников, В.П.Дудин, В.В.Конов, В.И.Хлыбов, Ю.N.Ðàïîïîðò, Б.Н.Горбунов, Е.С.Макарова, В.В.Давитулиани и С.И.Зайцева (53) 547.584.07 (088.8) (56) Методы эксперимента в органической химии. M.: Химия, 1969, с.415.

Патент Великобритании № 1420523, кл. С 2 С, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 875794, кл. С 07 Р 209/48, опублик.

1982. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛИМИДОВ

ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ путем взаимодействия фталимида со спиртовым раствором гидрата окиси и/или алкоголятом щелочного металла при 50-140 С, о т— о л и ч а ю шийся тем, что, с це лью упрощения и интенсификации про цесса, взаимодействие ведут под вакуумом и выделяющиеся пары спирта и воды удаляют со скоростью, обеспечивающей в реакционной массе в процессе подачи спиртового раствора концентрацию спирта 10-60 мас.%.

1 13

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фталимидов щелочных металлов, используемых в качестве промеж точных продуктов при синтезе замедлителей подвулканизации каучуков.

Известен способ получения фталимида калия взаимодействием 5%-ного раствора фталимида в абсолютном этаноле с 25%=ным этанольным раствором гидрата окиси калия. После сливания растворов реакционную массу быстро охлаждают, отфильтровывают фталимид калия, осадок суспендируют в ацетоне, фильтруют и сушат при умеренном нагреве на воздухе. Выход продукта около 90%.

Недостаток способа заключается в невысоком выходе целевого продукта, значительном расходе этанола и ацетона, взрыво- и пожароопасности используемых растворителей.

Известен также способ получения фталимидов щелочных металлов взаимодействием суспензии тонкоизмельченного фталимида в обезвоженных алифатических спиртах, содержащих в молекуле от 1 до 4 атомов углерода, с раствором гидрата окиси или алкоголята щелочного металла в тех же спиртах. Процесс проводят при 35-50 С в течение 1-6 ч. После выдержки суо спензию охлаждают до 20 С, осадок промывают спиртом и сушат. Выход целевого продукта 85%.

Недостатком способа является низкий выход целевого продукта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фталимидов щелочных металлов, заключающийся в том, что к суспензии фта.лимида в органическом растворителе при 50-110 С в течение 60-70 мин дозируют смесь растворов бутилата и гидрата окиси щелочного металла в органическом растворителе при мольном соотношении бутилат щелочного металла: гидрат окиси щелочного металла, равном 0,5:0,5-0,99:0,01. Синтез проводят в емкостном аппарате, снабженном мешалкой и обратным холодильником .для возврата паров растворителя. После полного смещения реагентов реакционную массу выдерживают 20 мин, охлаждают, фильтруют и высушивают. Для приготовления суспензии фталимида в качестве органического растворителя используют бутанол, бензол, хлорбен10392 2

50 зол, уайт-спирит. Для приготовления раствора бутилата и гидрата окиси щелочного металла используют бутанол или его смесь с перечисленными растворителями. Выход продукта 97-99%, содержание основного вещества 95-99%.

Недостаток способа заключается в сложности и длительности вспомогательных стадий фильтрования и сушки продукта от органического растворителя. Суспензия продукта, полученного указанным способом, неудовлетворительно фильтруется, осадок плохо отжимается и содержит значительное количество растворителя. Отфильтрованная паста склонна к тиксотропному разжижению при воздействии механических воздействий, налипает на металлические поверхности, что существенно усложняет транспортировку пасты от фильтра к сушилке. Налипание продукта на стенки и ротор вакуумгребковой сушилки затрудняет процесс сушки, делает его длительным и малоэффективным.

Длительность сушки 5-6 ч, а всего процесса 6,5-8,5 ч, Цель изобретения — упрощение и интенсификация процесса, Поставленная цель достигается способом получения фталимидов щелочных металлов путем взаимодействия фталимида со спиртовым раствором гидрата окиси и/или алкоголятом щелочного металла при 50-140О|:,отлича- ющимся тем, что взаимодействие ведут под вакуумом и выделяющиеся пары спирта и воды удаляют со скоростью, обеспечивающей в реакционной массе в процессе подачи спиртового раствора концентрацию спирта 1060 мас.%.

Согласно данному способу синтез фталимидов щелочньг< металлов проводят в смесителях, приспособленных для перемешивания пастообразных продуктов, например в смесителях типа ВернерПфлейдерер. Процесс проводят при 500 0

140 С, предпочтительно при 70-80 С.

При температуре реакционной массы о вьппе 100 С существенно снижается содержание основного вещества в целевом продукте, при температуре менее

50 С увеличивается продолжительность процесса и снижается качество продукта. В качестве органического растворителя для приготовления раствора гидрата окиси или алкоголята щелочного металла используют алифатические

3 1310392 4 спирты, содержащие 1-4 атома углерода снабженный рубашкой для обогрева, в молекуле. Спиртовый раствор при герметичной крышкой со штуцерами для перемешивании постепенно подают в загрузки реагентов и отсоса паров, смеситель на предварительно нагретый прямым холодильником и приемником до 50-100 С фталимид. Пары спирта и 5 конденсата, загружают 294,26 г (2 моль)

° воды, выделяющейся в процессе взаи- фталимида и при перемешивании нагремодействия, удаляют из зоны реакции, вают до 75 С. Температуру реакционной создавая в смесителе разрежение в массы измеряют при помощи .хромель0,3-0 8 атм. Скорость подачи спирто- копелевой термопары, укрепленной на вого раствора и скорость удаления па- !О крышке смесителя и погруженной в реров спирта и воды регулируют таким акционную массу. К нагретому фталиобразом, чтобы содержание жидкой фазы миду при перемешивании со скоростью в реакционной массе во время придачи 15 г/мин подают раствор, состоящий раствора составляло 10-60 мас.Х, из 115,59 г(2,06 моль) гидрата окиси предпочтительно 30-40 мас.Х, При соб- 15 калия и 650 г бутанола. Одновременно людении указанного условия не наблюда- в смесителе устанавливают разрежение ется налипания реакционной массы на в 0,5-0,7 атм, Пары бутанола и воды, стенки илопасти смесителя иобразова- выделяющейся в процессе взаимодейния комков целевого продукта. По окон- ствия фталимида с гидратом окиси качании дозирования спиртового раствора 20 лия, конденсируют в холодильнике и из реакционноймассы отгоняютостатки собирают в приемник. В процессе приспирта до содержания летучих не более дачи спиртового раствора и отгонки

0 5Х и охлаждают полученный продукт бутанола в реакционной массе поддеро до комнатной температуры. живают температуру 70-75 С. При собЦелевой продукт получают в виде 25 людении указанных условий реакционсухого тонкодисперсного порошка, со- ная масса в процессе придачи раствора держащего 95-99Х основного вещества. представляет пластичную пасту и соВлияние количества щелочи на состав держит 35-40Х бутанола. К концу продукта приведено в таблице. дозировки бутанольного раствора из

Из приведенных в таблице данных 30 реакционной массы отгоняется 400.видно, что наличие в целевом продук- 450 г бутанола. При неремешивании и о те свободной щелочи не увеличивает температуре 70-75 С в течение 40гигроскопичность продукта и содержа- 50 мин отгоняют оставшийся бутанол, ние летучих соединений в процессе выдерживают 10-20 мин и охлаждают о хранения остается неизменным. Про- 35 реакцпонную массу до 20-30 С. Отогдукт, полученный при стехиометрнчес- нанный бутанол регенерируют и исполь ком количестве и избытке щелочи зуют для проведения следующей операменее 0,03 моль, нестабилен при хра- ции. нении. Продукт, полученный при иэбыт- Получают 374,22 г мелкокристаллике щелочи 0,03 моль и выше, стабилен 40 ческого порошка белого цвета, ñîäåðnpu хранении и по истечение 120 сут жащего 98,5Х основного вещества и содержание основного вещества в нем 0,3Х летучих соединений. Выход пропрактически не изменяется. Продукт, дукта 99,5 от теории, считая на полученный в условиях примеров 1 и 100Х фталимид калия, Длительность

5, по содержанию основного вещества, 45 процесса 100-120 мин. содержанию непрореагировавшего фта- Пример 2. В смеситель загрулимида и стабильности при хранении жают 294,26 r (2 моль) фталимида, не уступают продукту, полученному . герметизируют смеситель, при перемев условиях известного способа. шивании нагревают фталимид до 100о

Таким образом, иэ приведенных 50 105 С, устанавливают в смесителе разданных следует, что небольшой избы- режение в 0,3-0 5 атм и со скоростью ток свободной щелочи (0,03 моль или 17-18 г/мин подают раствор, состоящий

0,6 мас. ) не только не ухудшает ка- иэ 115,59 г гидрата окиси калия и чество целевого продукта, но и спо- 650 г бутанола, В процессе дозировасобствует его лучшей сохранности при 55 ния раствора и отгонки бутанола в длительном хранении. реакционной массе поддерживают 95о

II p и м е р 1, В смеситель типа 100 С, реакционная масса представляет

Вернер-Пфлейдерер емкостью 1,5 л, сыпучую пасту, содержащую 10-15 бу5 13 танола, К концу дозировки отгоняется

580-610 r бутанола. В течение 2030 мин при перемешивании отгоняют оставшийся бутанол, 10 мин выдерживают и охлаждают реакционную массу до

20-30 С.

Получают 378,26 r порошка белого цвета, содержащего 95 основного вещества и 0 2 летучих соединений, Выход продукта 97Х, считая на 100 фталимид калия.

Длительность процесса 75-85 мин.

Пример 3. В смеситель загружают 294,26 г (2 моль) фталимида, герметизируют смеситель, при перемешивании нагревают фталимид до 5560 С, устанавливают в смесителе разо режение в 0,7-0,8 атм, и со скоростью 12-13 г/мин подают раствор, состоящий из 115,59 r гидрата окиси калия и 650 г бутанола. В процессе дозировки раствора и отгонки бутанола температуру реакционной массы поддерживают в пределах 50-55 С. К концу дозировки раствора из реакционной массы отгоняют 150-200 r бутанола и масса представляет пасту, содержащую

55-60 . бутанола. По окончании дозировки в течение 120-150 мин отгоняют оставшийся бутанол, 30 мин выдержио вают и охлаждают массу до 20-30 С.

Получают 366,67 r порошка белого . цвета, содержащего 98% основного вещества и 0,5 летучих. Выход 97,5Х

O считая на 100 фталимид калия. Длительность процесса 210-220 мин.

Пример 4, В условиях примера 1 иэ 294,26 г (2 моль) фталимида и .731,17 г раствора, содержащего 23t,17 г (2,06 моль) бутилата калия о и 500 r бутанола и нагретого до 70 С, получают 373,45 r порошка белого цве та, содержащего 99,1% основного вещества и 0,5Х летучих. Выход 99,9 считая на 100% фталимид калия.

Пример 5. В условиях примера 1 иэ 294,26 г фталимида и 771,37 r

10392 о раствора, состоящего иэ 109,81 r гидрата окиси калия, 11,56 r бутилата калия и 650 г бутанола, получают

372,7 r порошка белого цвета, содержащего 99,3% основного вещества и

0,1% летучих.

Выход 99,9 . считая на 100 . фталимид калия.

Пример 6. В условиях приме10 ра 1 из 294,26 г (2 моль) фталимида и раствора 82 r гидрата окиси натрия в 600 r бутанола получают 346,95 r порошка белого цвета, содержащего

97 фталимида натрия и 0,3 летучих.

15 Выход 99,5 считая íà 100Х фталимид натрия.

Пример 7. В условиях примера 1 из 294,26 г фталимида и 115,59 г гидрата окиси калия, растворенного в

20 650 г этилового спирта, получают

374,27 г порошка белого цвета, содержащего 97 основного вещества и 0,3% летучих.

Выход 98 считая на 100 фта- лимид калия.

Пример 8. В условиях примера 1 из 294,26 г фталимида и 115,59 г гидрата окиси калия, растворенного в

650 г изопропилового спирта, получают

30 372,35 r порошка белого цвета, содержащего 98 основного вещества и О, 1Х летучих.

Выход 98,5 считая на 100 фталимид калия.

Таким образом, предлагаемый способ получения фталимидов щелочных металлов позволяет существенно упростить и интенсифицировать процесс, исключить стадии фильтрования суспензии

40 и сушки пасты, ликвидировать межоперационную транспортировку липкой мажущейся пасты, значительно упростить аппаратурное оформление процесса, механизировать и автоматизировать про45 цесс. При. этом длительность процесса получения сокращается с 6-8 ч до 1,53,5 ч.

1310392

Содержание фталимида и фталимида калия, Содержание летучих, Ж

Мольное соотно шение

Срок хранения, сут

Г " Г

Начало

Конец

120

90,3/8,2

91,4/7,8

92,6/4,4

94,6/0,9

97,4/1,3

96, 1/1, 1

91, О/8, 3

О, 23 0,42 91,8/7,7

0,26 0,44 93,3/4,5

1:0,95

88,1/5,5

121 00

1:1,02 0,33 0,34 96,8/0,4

82,5/1,3

97,0/1,5 97,1/1,5

96,9/0,8 96,6/0,7

0,33 0,39 97,2/1,0

0,51 0,50 96,5/0,8

121 03

1: 1,05

1;1,10

97,0/0,3

0,36 0,38 96,4/отс. 97,5/отс

96,6/0,4

0,27 0,27 98,5/0,3

9895/Ор2

98,6/0,3

98,9/0,2

1:1;03 (пример 1) 1:1,03 (пример 5) 99, 1/О, 6 99, 1/О, 6

98,9/0,8

0,10 0,15 99,3/0,5

0,5 0,5 97,4/1,0

96, О/1, 2 95, 6/1, 5

96,5/1, 2

1:1 03 (известный способ) Составитель В.Сапунов

Техред Н.Глущенко Корректор И.Эрдейи

Редактор И.Сегляник

Заказ 1865/24 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4