Способ получения 2,2',6,6'-тетраметил-4-оксопиперидина

 

Изобретение относится к способу получения 2,2',6,6'-тетраметил-4-оксопиперидина(триацетонамин-ТАА), который может быть использован в качестве исходного сырья для получения антиоксидантов и стабилизаторов полимерных материалов. Способ получения ТАА заключается во взаимодействии ацетона с аммиаком в присутствии катализатора-катионита и сокатализатора-комплексона, в качестве которого используют сульфосалициловую, и/или салициловую, и/или оксиэтилидендифосфоновую кислоту/ы/ в количестве 0,001-1% от массы подаваемого в реакцию ацетона. Использование указанных комплексонов позволяет повысить селективность процесса, увеличивает срок службы катализатора.

Изобретение относится к способу получения 2,2',6,6'-тетраметил-4-оксопиперидина (триацетонамина).

Триацетонамин (ТАА) широко применяется в качестве исходного сырья для получения антиоксидантов и стабилизаторов полимерных материалов, добавок к топливам и смазочным маслам, для синтеза фармацевтических и биологически активных препаратов.

Известен способ получения ТАА взаимодействием ацетонина с водой и ацетоном в присутствии кислотных катализаторов при температуре 0-150^oC /Швед. пат. , кл. C 07 D 211/74, N 403776, 1974. Пат. СССР, кл. C 07 D 211/74, N 843742, 1974. Заявка Японии, кл. C 07 D 211/74, N 62-93275, 1985. Заявка ФРГ, кл. C 07 D 211/74, N 2429746, 1975/.

Недостаток способа - необходимость проведения синтеза в 2 стадии. На первой стадии взаимодействием ацетона или продуктов его конденсации с аммиаком в присутствии кислотных катализаторов, получают ацетонин, а на второй стадии при взаимодействии ацетонина с водой и ацетоном получают триацетонамин. В процессе синтеза образуется большое количество побочных продуктов, что уменьшает выход целевого продукта.

Известен способ получения ТАА взаимодействием ацетона с аммиаком в присутствии гетерогенных катализаторов (катиониты, алюмосиликаты) /Заявка ФРГ, кл. C 07 D 211/74, N 2807172, 1978/. Процесс осуществляется в одну стадию при повышенной температуре до 100^oC под давлением по периодической и непрерывной схеме. Выход ТАА составляет 50-70% с учетом возврата промежуточных продуктов.

Недостаток способа - низкий выход ТАА за счет образования большого количества побочных продуктов и сложность аппаратурного оформления процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, является способ получения ТАА взаимодействием ацетона с аммиаком в присутствии катионита и по крайней мере одного из комплексонов из группы, включающей этилендиаминтетрауксусную кислоту, Na-соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) и диметилглиоксим /Заявка Великобритании кл. C 07 D 211/22, N 2176777, 1986/.

Процесс осуществляется при температуре 40-50^oC при атмосферном давлении по периодической и непрерывной схеме. Выход ТАА достигает 60-80%.

Недостатками способа является необходимость использования дорогих и дефицитных комплексонов, а также его недостаточно высокая селективность, сравнительно низкая эффективность, ограниченный срок службы катионита. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности и технико-экономических показателей процесса получения ТАА.

Для достижения поставленной цели нами предлагается способ получения ТАА взаимодействием ацетона с аммиаком в присутствии катионита и сокатализатора комплексона, в котором в качестве комплексона используют оксиэтилидендифосфоновую и/или сульфосалициловую и/или салициловую кислоту(ы) в количестве 0,001-1% от массы подаваемого в реакционную зону ацетона.

Перечисленные кислоты являются достаточно доступными веществами.

Применение этих комплексонов в качестве сокатализаторов в синтезе ТАА повышает селективность процесса, предохраняет от окисления целевой продукт, а также увеличивает срок службы катионита.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения ТАА в сравнении с прототипом позволяет повысить экономическую эффективность процесса за счет увеличения его селективности и применения менее дефицитного и более дешевого сырья. Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Прототип. В реактор, снабженный рубашкой для обогрева и термометром, загружают 100 г катионита, 1 г этилендиаминтетрауксусной кислоты и 100 г 3% раствора аммиака в ацетоне (мольное соотношение ацетон:аммиак = 10: 1). Смесь перемешивают при температуре 40^oC в течение 5 часов. По окончании реакции содержимое реактора охлаждается, освобождается от катализатора и анализируется методом газожидкостной хроматографии. Полученная реакционная масса содержит 28,89% ТАА.

Смесь перегоняют под вакуумом и получают чистый ТАА с температурой кипения 102-105^oC (18 мм рт.ст.) и температурой плавления 35,5-36^oC. Выход ТАА на прореагировавший ацетон 70,5%.

Пример 2. В условиях примера 1 в реактор загружают вместо 1 г этилендиаминтетрауксусной кислоты 1 г сульфосалициловой кислоты. Получают реакционную массу с содержанием ТАА 30,5%. Выход ТАА на прореагировавший ацетон 72,8%.

Пример 3. В условиях примера 1 в реактор загружают вместо 1 г этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,01 г сульфосалициловой кислоты. Смесь перемешивают при температуре 45^oC в течение 4 часов. Получают реакционную массу с содержанием ТАА 27,2%. Выход 68,3%.

Пример 4. В условиях примера 1 в реактор загружают комплексон оксиэтилидендифосфоновую кислоту в количестве 0,001 г. Смесь перемешивают при температуре 48^oC в течение 6 часов. Получают реакционную массу с содержанием ТАА 24,0%. Выход 66,8%.

Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают комплексон салициловую кислоту в количестве 0,03 г и 150 мл раствора аммиака в ацетоне. Мольное соотношение ацетон:аммиак = 10: 0,2. Смесь перемешивают при температуре 60^oC в течение 4 часов. Получают реакционную массу с содержанием ТАА 25,6%. Выход 66,5%.

Пример 6. В условиях примера 1 в реактор загружают комплексон оксиэтилидендифосфоновую кислоту в количестве 1 г и 200 мл раствора аммиака в ацетоне. Мольное соотношение ацетон: аммиак = 10:0,3. Смесь перемешивают при температуре 50^oC в течение 5 часов. Получают реакционную массу с содержанием ТАА 26,2%. Выход 64,3%.

Пример 7. В реактор, снабженный рубашкой для обогрева и термометром, загружают 100 г катионита и пропускают 3% раствор аммиака в ацетоне, содержащий 0,3% сульфосалициловой кислоты со скоростью 8-10 мл в час при температуре 50^oC. Получают реакционную массу, содержащую 33,0% ТАА. Выход 86,2%.

Пример 8. В условиях примера 2 смесь перемешивают при температуре 30^oC в течение 5 часов. Полученная реакционная масса содержит 19,7% ТАА. Выход 72,3%.

Пример 9. В условиях примера 2 смесь перемешивают при температуре 80^oC в течение 5 часов. Полученная реакционная масса содержит 24,3% ТАА. Выход 62,7%.

Пример 10. В условиях примера 6 в реактор загружают смесь кислот оксиэтилидендифосфоновой 0,3 г, салициловой 0,3 г и сульфосалициловой 0,3 г, а также 200 мл раствора аммиака. Получают реакционную массу с содержанием ТАА 30,6 мас.% Выход 83,8%.

Условия процесса получения ТАА, предлагаемые в данном способе позволяют получить конечный продукт с высоким выходом и по простой технологии.

Увеличение верхнего предела температуры выше 80^oC приводит к увеличению образования побочных продуктов и смол, что снижает селективность процесса.

Снижение нижнего предела температуры приводит к уменьшению конверсии ацетона и содержания ТАА в реакционной смеси, что экономически не эффективно, т.к. снижается производительность реактора.

Увеличение содержания комплексонов в реакционной смеси также не эффективно с экономической точки зрения.

Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления способа и возможны иные технические решения при соблюдении сути изобретения, изложенной в формуле изобретения.

Формула изобретения

Способ получения 2,2'6,6' -тетраметил-4-оксопиперидина взаимодействием ацетона с аммиаком в присутствии в качестве катализатора катионита и сокатализатора комплексона, отличающийся тем, что в качестве комплексона используют сульфосалициловую, и/или салициловую, и/или оксиэтилидендифосфоновую кислоту/ы/ в количестве 0,001-1% от массы подаваемого в реакционную зону ацетона.