Способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана

 

Изобретение относится к органическому синтезу и может найти применение в качестве сырья для получения лекарственных препаратов и других видов органических синтезов. Получение 1-циан-2-иминоциклопентана осуществляется циклизацией адиподинитрила в присутствии щелочного катализатора и газа, не содержащего кислорода, при повышенной температуре и атмосферном давлении с выделением целевого продукта кристаллизацией, в котором в качестве щелочного катализатора используют гидроксид калия на носителе и процесс проводят в газовой фазе в присутствии аммиака при объемном соотношении катализатор:адиподинитрил или смесь адиподинитрила и маточного раствора:аммиак, равном 1: 711-1850: 6,3-46,2, при температуре 245-340^oC с последующими конденсацией парогазовой смеси и десорбцией аммиака. Усовершенствованный способ обеспечивает непрерывность и технологичность процесса. 4 табл.

Изобретение относится к основному органическому синтезу, в частности, к способам получения 1-циан-2-иминоциклопентана, являющегося исходным сырьем для получения лекарственных препаратов и других видов органических синтезов.

Известны способы получения 1-циан-2-иминоциклопентана (имина) в качестве побочного продукта в промышленном производстве адиподинитрила аммонолизом адипиновой кислоты, при электрогидродинамеризации акрилонитрила, при взаимодействии адиподинитрила с реактивом Гриньяра и других процессах получения адиподинитрила, благодаря его циклизации /1/. Содержание имина в адиподинитриле-сырце не превышает 0,2-2 мас.

Известны способы получения имина путем циклизации адиподинитрила, заключающиеся в том, что процесс осуществляют в жидкой фазе с использованием различных видов органических соединений в качестве растворителя, в присутствии щелочных катализаторов (алкоголяты натрия, лития), в атмосфере инертного газа или без него при температуре кипения реакционной смеси /2/. В результате получают имин с температурой плавления 147-148^oC. При этом в зависимости от условий введения синтеза идет преимущественное образование имина, или его димера, или их смеси. Способы /2/ имеют препаративное значение.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана /3/, включающий циклизацию адиподинитрила в жидкой фазе в присутствии третбутилата натрия или калия при температуре кипения реакционной смеси в течение 2-8 ч и последующее охлаждение реакционной смеси. Охлажденную реакционную смесь обрабатывают йодом, а затем хлороформом с дальнейшей перекристаллизацией выделенных кристаллов имина из хлороформа. Выход имина составляет до 85% с температурой плавления 147-148^oC.

Однако известный способ имеет ряд недостатков, связанных со сложностью приготовления катализатора с использованием металлического натрия и абсолютного третбутанола и невозможностью повторного использования катализатора. Кроме того, в процессе необходимо использовать обезвоженные растворитель (толуол) и реагент (адиподинитрил). Большие трудности представляет стадия выделения целевого продукта, т.е. при добавлении воды к реакционной смеси оставшийся в ней катализатор может разлагаться водой со взрывом. Процесс является трудоемким, его трудно реализовать в промышленных условиях.

Задачей данного изобретения является усовершенствование способа получения 1-циан-2-иминоциклопентана за счет использования более доступного и безопасного катализатора, который можно многократно использовать после его регенерации, а также за счет использования более технологичных приемов выделения целевого продукта, исключающих взрывоопасность процесса, чтобы обеспечить полноту сработки адиподинитрила в целевой продукт, технологичность способа и его промышленную применимость.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения 1-циан-2-иминоциклопентана, заключающимся в том, что адиподинитрил подвергают циклизации в присутствии щелочного катализатора и газа, не содержащего кислорода, при повышенной температуре и атмосферном давлении с выделением целевого продукта кристаллизацией.

Отличительными от прототипа признаками являются использование в качестве щелочного катализатора гидрооксида калия, нанесенного на гетерогенный носитель, причем процесс проводят в газовой фазе в присутствии аммиака при объемном соотношении катализатор:адиподинитрил или смесь адиподинитрила и маточного раствора, полученного после отделения кристаллов имина-сырца, аммиак, равном 1:71-1850:6,3-46,2, при температуре 245- 340^oC с последующими конденсацией парогазовой смеси и десорбцией аммиака.

В качестве исходного сырья вместо адиподинитрила можно использовать смесь адиподинитрила и маточного раствора после выделения 1-циан-2-иминоциклопентана. Процесс осуществляют по проточно-циркуляционной схеме.

Предлагаемый способ позволяет получать имин с конверсией за один проход до 20,1% Последующая циркуляция отделенного маточного раствора позволяет осуществлять практически полную (до 100%) обработку исходного сырья (адиподинитрила) в целевой продукт.

Поиск, проведенный по источникам научно-технической и патентной информации, показал, что совокупность всех существенных признаков заявляемого технического решения неизвестна. Поэтому можно считать, что предлагаемый способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана соответствует требованиям новизны, т.к. он неизвестен из уровня техники.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что разработан технологический процесс, который пригоден для реализации в промышленных условиях. При этом процесс осуществляют не в жидкой, а в газовой фазе с использованием безопасного в эксплуатации гетерогенного катализатора, содержащего нанесенный гидроксид калия, приготовление которого существенно проще. Упрощается по сравнению с прототипом и стадия выделения целевого продукта имина за счет самопроизвольной кристаллизации целевого продукта после десорбции аммиака из реакционной смеси и охлаждения суспензии.

Сопоставительный анализ существенных отличительных признаков предлагаемого способа и известных признаков показывает, что отличительный существенный признак, касающийся использования аммиака для циклизации адиподинитрила, применен впервые. При этом увеличение расхода аммиака в исследованных пределах способствует повышению степени циклизации адиподинитрила (см. табл. 1), т.е. аммиак в данном случае проявляет новую функцию функцию реагента, а не только газа-носителя. Вся совокупность существенных отличительных признаков также позволяет получить новый результат практически полную (до 100%) сработку адиподинитрила в 1-циан-2-иминоциклопентан при существенном упрощении способа. Таким образом, можно сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует требованиям изобретательского уровня.

Оптимальной температурой процесса является 245-340^oC. При температуре более высокой, чем 340^oC идет сильное осмоление продуктов реакции. При температуре ниже 245^oC прекращает существование парогазовая смесь адиподинитрил-аммиак.

Во всех опытах в качестве исходного сырья использовали адиподинитрил-ректификат, получаемый каталитическим аммонолизом адипиновой кислоты Северодонецкого ПО "Азот".

Примеры 1 9. В стеклянный реактор с внутренним диаметром 28 мм, снабженный электрообогревателем и термопарой, загружают катализатор (гидроксид калия, нанесенный на твердый носитель), содержащий 30 мас. KOH. После разогрева катализатора в токе аммиака до заданной температуры в зону испарения подают адиподинитрил и газообразный аммиак в определенном соотношении. В реакторе при температуре 245- 340^oC происходит циклизация адиподинитрида в имин. Выходящую из реактора парогазовую смесь охлаждают в сепараторе, где поддерживают температуру 50-120^oC. При этом происходит десорбция аммиака. Продукт реакции имин в виде суспензии в адиподинитриле направляют в приемник, где охлаждают до комнатной температуры. Выпавшие кристаллы целевого продукта отделяют и подвергают перекристаллизации из изопропилового спирта при температуре кипения раствора. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры, выпавшие кристаллы промывают изопропиловым спиртом и сушат в токе азота. Получают имин с температурой плавления 147-148,5^oC. Проба имина на чистоту методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) выдерживает испытания (пластинки "Silufol" UV₂₅₄ фирмы "Kavalier", Чехо-Словакия; хроматография восходящая; растворитель для камеры -смесь бензол-ацетонитрил /2:5/). Результаты осуществления примеров 1-9 представлены в табл. 2.

Примеры 10 17. Способ осуществляют в условиях примеров 1-9, но вместо адиподинитрила используют маточный раствор после отделения сырых кристаллов имина. Результаты осуществления примеров представлены в табл. 3.

Примеры 18-20. Способ осуществляют в условиях примеров 1-9, но вместо адиподинитрила используют его смесь с маточным раствором после отделения кристаллов имина. Результаты осуществления примеров представлены в табл. 4.

Как следует из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получать 1-циано-2-иминоциклопентан, используя в качестве сырья для циклизации адиподинитрил или его смесь с маточным раствором, полученным после отделения кристаллов имина-сырца. При этом данные примеров свидетельствуют о том, что выход целевого продукта не зависит от соотношения исходного адиподинитрила и маточного раствора.

Приведенные примеры подтверждают возможность достижения технического результата, предлагаемого заявляемым изобретением. В результате получают полезный продукт 1-циан-2-иминоциклопентан, соответствующий требованиям потребителя для приготовления лекарственного препарата "амиридин" (соответствуют ТУ-113-05-100-7-88 с изменениями N 1, 2 и 3). Выход целевого продукта близок к 100% Образцы имина, полученные заявляемым способом, были переработаны в лекарственный препарат Амиридин (субстанция). Качество полученной субстанции Амиридина полностью соответствует требованиям фармакопейной статьи ВФС 42-1832-88.

Следовательно, предлагаемый способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана соответствует требованиям промышленной применимости.

Формула изобретения

Способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана циклизацией адиподинитрила в присутствии щелочного катализатора при повышенной температуре и атмосферном давлении с выделением целевого продукта с использованием кристаллизации, отличающийся тем, что щелочной катализатор содержит 30 мас. гидроксида калия на перлите, и процесс проводят в газовой фазе в присутствии аммиака при объемном соотношении катализатор адиподинитрил или смесь адиподинитрила и моточного раствора аммиак, равном 1 (711 1850) (6,3 46,2), при 245 - 340^oС с последующей конденсацией полученной при этом парогазовой смеси, десорбцией аммиака и кристаллизацией.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4