Способ получения n-(циклогексилтио)фталимида

 

Изобретение относится к упрощенному способу получения N-(циклогексилтио)фталимида посредством взаимодействия циклогексилсульфенилхлорида с фталимидом. Задачей изобретения является упрощение технологии получения N-(циклогексилтио)фталимида за счет уменьшения общего количества, используемого в процессе органического растворителя, и снижения затрат на его регенерацию, исключения из процесса второго органического растворителя - спирта, использования более доступного органического растворителя. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения N-(циклогексилтио)фталимида, который используется в качестве высокоэффективного замедлителя преждевременной вулканизации резиновых смесей в шинной и резинотехнической промышленности.

Известен способ получения N-(циклогексилтио)фталимида взаимодействием фталимида и циклогексилсульфенилхлорида в присутствии гидроксидов щелочных или щелочноземельных металлов и эмульгаторов при температурах от -10 до 100^oC, лучше при 0-20^oC [Патент Германии N 3034397, кл. C 07 D 209/48, опубл. 29.4.1982].

Недостатками этого способа являются недостаточно высокий выход целевого продукта и использование в качестве органического растворителя (для циклогексилсульфенилхлорида) дефицитных углеводородов - пентана или гексана.

Известен способ получения N-(циклогексилтио)фталимида взаимодействием циклогексилсульфенилхлорида и фталимида при температурах от -20 до 100^oC, лучше при 0-20^oC, в присутствии оснований, причем используемый циклогексилсульфенилхлорид получают непосредственно из дициклиогексилдисульфида и хлора в присутствии фталимида [Патент Германии N 19543863, кл. C 07 D 209/48, опубл. 28.5.1997].

К недостаткам этого способа следует отнести использование в качестве основания дефицитного диметилбензиламина, необходимость и сложность его регенерации, а также относительную сложность выделения продукта из реакционной смеси, необходимость и энергоемкость регенерации используемых растворителей, их потери при сушке целевого продукта.

Известен также способ получения N-(циклогексилтио)фталимида взаимодействием циклогексилсульфенилхлорида, полученного реакцией циклогексилхлорида с гомогенным раствором сульфида натрия и серы в водной среде при температуре кипения с последующим хлорированием образующегося дициклогексилдисульфида в органическом растворителе, и фталимида в присутствии щелочи и четвертичной аммониевой соли в среде воды или спирта [Патент РФ N 2091372 кл. C 07 D 209/48, опубл. 27.09.1997]. Недостатки этого способа идентичны таковым, изложенным ниже для прототипа.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ получения N-(циклогексилтио)фталимида взаимодействием циклогексилсульфенилхлорида и фталимида в присутствии щелочи и четвертичной аммониевой соли в водной или спиртовой среде [Патент РФ N 2091371, кл. C 07 D 209/48, опубл. 27.09.1997].

К недостаткам этого способа следует отнести использование относительно больших количеств органического растворителя (2910-3140 кг на 1 т продукта) и связанные с его регенерацией дополнительные материальные затраты, использование второго органического растворителя - спирта, регенерация которого из сточных вод и маточного органического раствора связана с определенными технологическими трудностями и дополнительными материальными затратами.

Задачей предполагаемого изобретения является упрощение технологии получения N-(циклогексилтио)фталимида за счет: - уменьшения общего количества используемого в процессе органического растворителя и снижения затрат на его регенерацию; - исключения из процесса второго органического растворителя - спирта и дополнительных материальных затрат, связанных с необходимостью его регенерации из сточных вод и маточного органического раствора; - расширения спектра используемых поверхностно-активных веществ; - использования более доступного органического растворителя.

Это достигается тем, что N-(циклогексилтио)фталимид получают взаимодействием циклогексилсульфенилхлорида, взятого в виде 20-35%-ного раствора в гептане или в смеси алифатических и нафтеновых углеводородов, перегоняющихся в пределах 80-125^oC при атмосферном давлении, с фталимидом, взятым в виде 15-26%-ного раствора в водном гидроксиде натрия, в двухфазной системе водный раствор - органическая фаза при температуре 5-20^oC в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), взятых в количестве 0,3-2,0% от массы исходного фталимида. В качестве поверхностно-активных веществ используют оксиэтилированные моно- и диалкилфенолы или их смеси, например, вспомогательные вещества ОП-7 или ОП-10, или полиэтиленгликоли, например, ПЭГ-300, ПЭГ-400 или ПЭГ-1000. В качестве смеси алифатических и нафтеновых углеводородов, перегоняющихся при 80-125^oC при атмосферном давлении, используют бензин-растворитель марок БР-1 или БР-2 (ГОСТ 443-76).

Использование в процессе меньшего, чем 0,3% от массы фталимида, количества ПАВ приводит к увеличению продолжительности синтеза, снижению конверсии фталимида и выхода целевого продукта. А использование больших, чем 2,0% от массы фталимида, количеств ПАВ технически и экономически нецелесообразно. Использование в процессе в качестве растворителя углеводородов, перегоняющихся выше 125^oC, технически и экономически нецелесообразно, поскольку связано с увеличением материальных затрат для регенерации растворителя. Приведенные интервалы массовых долей циклогексилсульфенилхлорида (20-35%) и фталимида (15-26%) в соответствующих растворах являются оптимальными, поскольку их снижение приводит к заметному уменьшению производительности технологического оборудования и выхода продукта, а увеличение массовых долей реагентов технически нецелесообразно или практически невозможно (в случае фталимида).

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие предложенный способ.

Пример 1 В трехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, помещают 155 г 20%-ного раствора циклогексилсульфенилхлорида в бензине-растворителе марки БР-1 (ГОСТ 443-76). Смесь охлаждают до 5^oC и при перемешивании добавляют 201,1 г охлажденного до 5-10^oC 15%-ного раствора фталимида в водном гидроксиде натрия, полученного путем растворения 30,0 г фталимида в смеси 150,0 г воды, 0,09 г полиэтиленгликоля ПЭГ-300 и 21,0 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. После прибавления щелочного раствора фталимида реакционную смесь перемешивают при температуре 5-20^oC в течение 40-60 мин. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и сушат. Получают 49,6 г N-(циклогексилтио)фталимида в виде бесцветных кристаллов с т.пл. 93-95^oC. Выход продукта 93,1%, массовая доля основного вещества 97,2%.

Пример 2 Порядок проведения синтеза аналогичен описанному в примере 1.

Из 88,6 г 35%-ного раствора циклогексилсульфенилхлорида в бензине-растворителе марки БР-2 (ГОСТ 443-76) и 115,4 г 26%-ного раствора фталимида в водном гидроксиде натрия, полученного растворением 30,0 г фталимида в смеси 63,8 г воды, 0,6 г вспомогательного вещества ОП-10 (ГОСТ 8433-81) и 21,0 г 40%-ного едкого натра, получают 52,2 г N-(циклогексилтио)фталимида с т.пл. 94-95^oC. Выход продукта 98,0%, массовая доля основного вещества 98,1%.

Пример 3 Порядок проведения синтеза аналогичен описанному в примере 1.

Из 124,0 г 25%-ного раствора циклогексилсульфенилхлорида в гептане и 150 г 20%-ного раствора фталимида в водном гидроксиде натрия, полученного растворением 30,0 г фталимида в смеси 98,7 г воды, 0,3 г вспомогательного вещества ОП-7 и 21,0 г 40%-ного едкого натра, получают 52,5 г N-(циклогексилтио)фталимида с т. пл. 94-95^oC. Выход 98,5%, массовая доля основного вещества 98,1%.

Пример 4.

Порядок проведения синтеза аналогичен описанному в примере 1.

Из 103,3 г 30%-ного раствора циклогексилсульфенилхлорида в бензине-растворителе БР-1 и 136,4 г 22%-ного раствора фталимида в водном гидроксиде натрия, содержащего 0,45 г полиэтиленгликоля ПЭГ-400 или ПЭГ-1000, получают 52,28 г N-(циклогексилтио)фталимида с т.пл. 94-95^oC. Выход продукта 98,1%, массовая доля основного вещества 98,3%.

Пример 5 Порядок проведения синтеза аналогичен описанному в примере 1.

Из 110,7 г 28%-ного раствора циклогексилсульфенилхлорида в бензине-растворителе марки БР-2 и 120,0 г 25%-ного раствора фталимида в водном гидроксиде натрия, содержащего 0,18 г смеси вспомогательных веществ ОП-7 и ОП-10, получают 51,42 г N-(циклогексилтио)фталимида с т.пл. 93-95^oC. Выход продукта 96,5%, массовая доля основного вещества 97,9%.

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ позволяет значительно упростить технологию получения N-(циклогексилтио)фталимида и, в частности, снизить количество используемого органического растворителя до 1100-2400 кг на 1 т продукта, то есть снизить количество растворителя на 510-2040 кг на 1 т целевого продукта по сравнению с прототипом, исключить из процесса дополнительный растворитель - спирт, расширить спектр применяемых ПАВ за счет использования оксиэтилированных моно- и диалкилфенолов и полиэтиленгликолей. Предложенный способ позволяет также использовать более доступный органический растворитель, а именно смеси алифатических и нафтеновых углеводородов, перегоняющихся в пределах 80-125^oC, например бензин-растворитель марок БР-1 и БР-2 (ГОСТ 443-76).

Формула изобретения

1. Способ получения N-(циклогексилтио)фталимида взаимодействием циклогексилсуфенилхлорида и фталимида в присутствии щелочи и поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что фталимид используют в виде 15 - 26% раствора фталимида в водном гидроксиде натрия, а циклогексилсульфенилхлорид используют в виде 20 - 35%-ного раствора в инертном органическом растворителе и процесс осуществляют в двухфазной системе водный раствор - органическая фаза при температуре 5 - 20^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют оксиэтилированные моно- и диалкилфенолы или их смеси, например вспомогательные вещества ОП-7 или ОП-10, или их смеси.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют полиэтиленгликоли, лучше ПЭГ-300, ПЭГ-400 или ПЭГ-1000.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что поверхностно-активные вещества используют в количестве 0,3 - 2,0% от массы исходного фталимида.

5. Способ по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что в качестве инертного органического растворителя используют гептан или смесь алифатических и нафтеновых углеводородов, перегоняющихся в пределах 80 - 125^oС при атмосферном давлении.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве смеси алифатических и нафтеновых углеводородов, перегоняющихся в пределах 80 - 125^oС при атмосферном давлении, используют бензин-растворитель марки БР-1 или БР-2.