Способ очистки 2-меркаптобензтиазола

 

334702

О П И СА Й И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Goes Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 04.VI 1 1.1970 (№ 1473420. 23-4)

Приоритет 14ХШ.1969, № P 1941379.7, ФРГ

M. Кл. С 070 91/48

Комитет оо деизм еаобретеииИ и открытиИ ори Соеете Мииистроо

СССР

Опубликовано 30.111.1972. Бюллетень ¹ 12

УДК 547.789.6.07(088.8) Дата опубликования описания 2.V1.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Бернхард Шерхаг, Германн Вольц и Адольф фон (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Фарбенфабрикеи Байер АГ» (Федеративная Республика Германии) Фр ртнх

Заявитель

СПОСОБ ОЧИСТКИ 2-МЕРКАПТОБЕНЗТИАЗОЛА

Изобретение усовершенствует способ очистки 2-меркаптобентиазола, широко применяемого в качестве ускорителя вулканизации каучука.

Известно много способов очистки 2-меркап- 5 тобензтиазола, получаемого из анилина, серы и сероуглерода. На практике наиболее часто используют способ очистки 2-меркаптобензтиазола путем растворения расплава этого соединения в горячем водном щелочном раство- 10 ре с последующими подкислением этого раствора и выделением продуктов известным способом.

При этом стадию растворения 2-меркаптобензтиазола осуществляют для освобождения 15 от смолистых продуктов. Однако очищенный таким образом 2-меркаптобензтиазол (каптакс) имеет примеси — ряд органических соединений, полученных в результате побочных процессов, а также непрореагирзвавшие исход- 20 ные вещества.

Имеется целый ряд патентов, в которых описаны способы удаления органических примесей, например путем экстракцип водного раствора соли 2-меркаптобензтиазола органи- 25 ческими растворителями.

Хотя имеющиеся способы позволяют получить чистый 2-меркаптобензгиазол, для ряда областей применения он является еще недостаточно чистым. 30

Это объясняется тем, что, например, при выливании горячего сырого расплава в нагретый водный раствор гидроокиси щелочного металла происходит частичное расщепление тиазольного кольца. При этом степень расщепления зависит от продолжительности, температуры и концентрации применяемого раствора гидроокиси натрия, Эти побочные соединения могут реагировать как с образующимся

2-меркаптобензтиазолом, так и друг с другом, образуя целый ряд соединений, подобных

2-меркаптобензтиазолу по физическим свойсгвам и выпадающих вместе с ним после подкисления щелочного раствора, Очистка от этих продуктов затруднительна.

С целью повышения чистоты 2-меркаптобензтиазола и упрощения процесса, предлагается горячий технический расплав этого соединения растворять в инертном органическом растворителе, не смешивающемся с водой и не реагирующем с гидроокисью щелочного металла.

Из полученного раствора экстрагируют2-меркаптобензтиазол разбавленным водным раствором гидроокиси щелочного металла с последующими подкислением щелочного экстракта и выделением продуктов известным способом.

В качестве растворителя желательно использовать углеводороды, алифатические, циклоалифатические, ароматические, кипящие выше

60 и ниже 160 С. Предпочтительно применять о-, -и -ксилолы.

В качестве гидроокиси щелочного металла можно использовать гидроокись калия или натрия или смесь этих соединений. Можно использовать также гидроокись аммония. Концентрацию растворов поддерживают так, чтобы образовавшийся после экстракцин раствор соли 2-меркаптобензтиазола содержал 1:50 вес. 2-меркаптобензтиазола. Предпочтительной является концентрация 5 — 25 вес. .

Наиболее желательной для проведения процесса является температура 10 — 50 С, предпочтительно 20 — 30 С. При необходимости реакционную массу можно охладить до нужной температуры, например, при экстракции.

Процесс можно вести по стадиям или непрерывно. Растворитель также прн этом можно непрерывно очищать и обратно возвращать в процесс, На чертеже схематически изображена технологическая схема для непрерывной работы.

Через дозирующее устройство 1 подводят к смесителю 2 горячий сырой расплав с темпер атур о и 180 — 220 С. Через до з и р ующее устройство 8 подают растворитель в постоянном соотношении к потоку расплава. Раствор гидроокиси щелочного металла направляют в экстрактор 4 равномерным потоком через трубопровод 5. Отделение водной фазы проводят в сосуде б, а концентрацию ионов водорода регулируют с помощью регулятора 7.

Освободившуюся теплоту нейтрализации отводят с помощью охлаждающего змеевика

8. Выходящую из экстрактора через трубопровод 9 суспензию растворителя и экстрагирующего агента разделяют в сосуде б, причем нижнюю фазу, содержащую соль 2-меркаптобензтиазола, смешивают с минеральной кислотой, подаваемой по трубопроводу 10, что приводит к выделению 2-меркаптобензтиазола в смесителе 11.

Верхнюю органическую фазу или фазу растворителя подводят к перегонной колонне 12, из которой растворитель отводят через верхнюю, загрязнение через нижнюю части колонны, а более высококипящие вещества (анилин или бензтиазол) — потоком из средней части колонны. Растворитель возвращаюг в процесс через трубопровод 18.

Пример 1. 50 г сырого расплава 2-меркаптобензтиазола, имеющего температуру 200 С и полученного непрерывным способом получения 2-меркаптобензтиазола из анилина, серы и сероуглерода по американскому патенту

1 631 871, выливают в 100 г о-ксилола, имеющего т. кип. 135 С. Образуется прозрачный темно-коричневый раствор, который не содержит никаких нерастворенных частей. Этот раствор выливают при сильном размешивании в водный натровый щелок, имеющий температуру

15 С и содержащий 37 г гидроокиси натрия в литре. Через 1 мин прекращают размешивание.

Температура повышается в это время на 23 С.

Фазы разделяют немедленно. Отделяют вод5

60 ную фазу и выделяют меркаптобензтиазол с помощью добавления кислоты до рН-7, промывают и сушат его. Анализ показывает содержание продукта 98,8О/о (йодометрически) и меньше 0,1 вес. ; бензтиазола и анилина, т. пл. 178 — 180 С (по литературным данным

181 оС)

Для сравнения выливают 50 г того же сырого расплава 2-меркаптобензтиазола непосредственно в такое же количество натрового щелока с той же концентрацией при 70 С. Образуется мутный раствор, из которого после отстаивания в течение 8 час при 70 С выделяют коричнево-черную массу. Остальной раствор сливают и подкисляют серной кислотой до рН 7. Выпадающий 2-меркаптобензтиазол имеет серо-желтую окраску, Его промывают и сушат. Анализ показывает содержание продукта 91,3 /о, 2,2 вес. /о бензтиазола, 0,4 вес о/о анилина, т. пл. 165 — 170 С.

Для другого сравнения обрабатывают непосредственно растворенную в натровом щелоке пробу после отстаивания в течение 8 час при 70 С потоком воздуха прои той же температуре, как в американском патенте 2631153.

При этом раствор осветляется незначительно.

После подачи серной кислоты до рН 7 отделяют, промывают и сушат сильно желтоокрашенный продукт. Анализ показываег содержание

93,6 /О продукта, 2,1 о/о бензтиазола и 0,3 /о анилина, т. пл. 169 — 172 С.

Пример 2. При непрерывной работе аппаратуры для получения 2-меркаптобензтиазола по способу американского патента 1 631 871 получают ежечасно 2100 г сырого расплава, состоящего из 1613 г 2-меркаптобензтиазола, 8,4 г аннлина, 47,2 г бензтиазола и 432,8гсмолообразных веществ. его подают через нагретый трубопровод, снабженному мешалкой сосуду для растворителя, к которому одновременно подводят 400 г/час ксилола. При этом поддерживают темпер атуру р а створ а около

135 С.

Раствор стекает в экстрактор, к которому направляют 14284 г/час 2,8 /о-ного натрового щелока. Температуру поддерживают 25 С посредством охлаждения. Смесь из органической и водной фаз направляют в делительнук> воронку, где фазы разделяют. Водную фазу направляют к отстойнику, к которому ежечасно подводят 2368 г 20%-ной серной кислоты.

При этом получают 1600 г/час 2-меркаптобензтиазола, который после промывки и сушки имеет т. пл. 178 — 180,5 С. Содержание анилина и бензтиазола ниже 0,1 вес. /о, йодометрически определенное содержание 2-меркаптобензтиазола составляет 98,8О/о. Выход (по отношен ию к содержанию в сыром расплаве) выше 99 вес. /о.

Органическую фазу (ежечасно 4687 г) подводят к непрерывно работающей перегонной колонне. Через верхнюю часть колонны отводят 4180 г м-ксилола, из средней части смесь из 8 г бензтиазола и 45 г акилина и из нижчей части 433 г смолообразных веществ. Ксилол

334702

Предмет изобретения

Составитель С. Полякова

Редактор О. Кузнецова

Корректор Л. Царькова

Текред T. Ускова

Заказ 1409/.16 Изд. Ке 601 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 возвращают в процесс экстракции, анилин и бензтиазол — в процессе синтеза.

1, Способ очистки 2-меркаптобензтиазола, полученного из анилина, серы и сероуглерода, с использованием водного раствора гидроокиои натрия с последующими подкислением щелочного раствора и выделением продуктов известным способом, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты продукта и упрощения процесса, горячий технический расплав

2-меркаптобензтиазола растворяют в инертном органическом растворителе, а затем экстрагируют разбавленным водным раствором гидроокиси щелочного металла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для растворения расплава используют алифатический или циклоалифатический или ароматический углеводород, кипящий при 60 — 160 С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию органического раствора проводят при 10 — 50 C.

l0 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, концентрация используемого водного раствора гидроокиси натрия такова, что получаемый после экстракцчи раствор соли 2-меркаптобензтиазола содержит 1 — 50 вес. с/в 2-меркап15 тобензтиазола.