DD140878A1 - Technisches verfahren zur kontinuierlichen herstellung von cyanacetyl-n,n'-dimethylharnstoff - Google Patents

Abstract

Cyanacetyl-N,N’-dimethylharnstoff wird großtechnisch kontinuierlich durch Umsetzung einer flüssigen Molekülverbindung, bestehend aus Cyanessigsäure und N,N’-Dimethylharnstoff, mit Essigsäureanhydrid in einer Reaktorkaskade bei Temperaturen von 95 bis 100 °C und einer mittleren Verweilzeit von 15 min hergestellt. Die flüssige Molekülverbindung wird durch Vermischen von Cyanessigsäure (Fp 65 °C) und Η,Ν’-Dimethylharnstoff (Fp 106 °C) bei Zimmertemperatur ohne Lösungsmitteleinsatz erhalten. Sie bleibt bei Temperaturen zwischen -20 und +40 °C ohne physikalische und chemische Veränderungen über einen Zeitraum von mehreren Monaten lagerfähig. Der Einsatz der Molekülverbindung vereinfacht die Dosierung der Reaktanden beträchtlich und reduziert, diesen Vorgang auf die technisch leicht zu handhabende Zugabe von zwei Flüssigkeiten.

Description

1 O Q47 --*-

Titel der Erfindung

Technisches Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Cyanacetyl-UjU'-'dimethylharnatoff

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein technisches Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Cyanacetyl-HjH'wdimethylhamstoff aus Cyanessigsäure, N,IT'-Dimethylharnstoff und Essigsäureanhydrid· Cyanacetyl-UjIi'-dimethylhamstoff ist ein wichtiges Ausgangsprodukt der Theophyllin- bzw· Coffein-Synthese nach Traube·

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Es ist. bekannt, Cyanacetyl-IT,U¹-dimethylhamstoff durch Umsetzung von U,N¹-Dimethylhamstoff mit Cyanessigsäure in Anwesenheit von Essigsäureanhydrid herzustellen· /""F.F· Blicke, H.CGodt, Journ«, Am. Chem. Soc. 76 (1954) S* 2798; K*H. Camphell, B.K· Camphell, ü*S. Pat. 2523496 ν. 26*09.1950 zitiert in CA· 4£, 6657 (

Diese bekannten Verfahrensbeschreibungen beziehen sich ausschließlich auf diskontinuierliche Verfahrensweisen, die nicht, bzw« nur mit erheblichen Schwierigkeiten auf eine kontinuierliche Arbeitsweise übertragbar sind« Wollte man nämlich nach diesem Verfahren auf eine kontinuierliche Herstellungaweiae übergehen, so°müßten Cyanessigsäure (Fp 65 ⁰C) und ^,IT'-Dimethylharnstoff (Fp 106⁰C) entweder als Feststoffe oder als Schmelze und Essigsäureanhydrid ala Flüssigkeit dosiert werden· Dabei wurden die bekannten Schwierigkeiten einer gleichmäßigen Feststoffdosierung schlecht rieselfähiger Stoffe durch die hygroskopischen Eigenschaften der Cyanesaigsäure zusätzlich erhöht· Andererseits wäre die gleichmäßige Dosierung geschmolzener Cyanessigsäure aus Korrosionsgründen und möglichen Kriatallisationseracheinungen" bei Temperaturen um 65 ⁰C schwierig zu handhaben· Die Vereinfachung der Dosierung durch das Lösen von Cyanessigsäure oder N,H¹-Dimethylharnatoff in Essigsäureanhydrid ist nicht möglich, da diese Lösung nur unter Anwendung eines für die Reaktion nicht benötigten und störenden Überschusses an Essigsäureanhydrid hergestellt werden könnte«

Bekanntlich führen schon geringe Abweichungen von vorgegebenen, aufeinander abgestimmten Dosiermengen einerseits zu Substanzverlusten, andererseits zu Minderausbeuten·

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Ziel der Erfindung

Die Erfindung ermöglicht die einfache kontinuierliche Herstellung von Cyanacetyl-NjN'-dimethylharnstoff·

Durch die Veränderung der Reaktandendosierung von zwei Feststoff- und einer Flüssigkeitsdosierung auf die Dosierung von zwei lagerfähigen Flüssigkeiten wird die technische kontinuierliche Herstellung von Cyanacetyl- !!,U'-dimethylharnstoff außerordentlich vereinfacht« Es entfallen damit alle Heizungs-, Schmelz- und Dosierprobleme, die beim Einsatz von Cyanessigsäure und Dimethy!harnstoff als Schmelze oder Feststoff auftreten.und in Havariefällen, z. B· bei Störungen im Heizsystem, zu unerwünschten Kristallisationsvorgängen in Leitungen und Dosiereinrichtungen führen. Außerdem treten keine thermischen Belastungen, besonders der Cyanessigsäure und damit mögliche Zersetzungserscheinungen durch längeres Erhitzen auf Temperaturen über dem Schmelzpunkt auf·

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Darlegung des Wesens der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die kontinuierliche Herstellung von Cyanacetyl-NjN'-dimethylharnstoff soweit zu vereinfachen, daß bei Zimmertemperatur eine flüssige Zweikomponentendosierung einer kontinuierlich arbeitenden Apparatur zugeführt werden kann und damit die Peststoffdosierungen wegfallen·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man Cyanessigsäure und ϊΤ,ΪΤ'-Dimethylharnstoff in einem Behälter im äquimolaren Verhältnis mischt, wobei sich die beiden kristallinen Substanzen unter Abkühlung in etwa 30 - 60 Minuten verflüssigen und diese Lösung über eine Dosierpumpe in eine kontinuierlich arbeitende Apparatur fördert, in die gleichzeitig im äquimolaren Verhältnis Essigsäureanhydrid dosiert wird«

Die Bildung des Cyanacetyl-ϊΤ,ϊϊ¹ -dimethylharnstoff erfolgt durch Vermischen der flüssigen Molekülverbindung und des Essigsäüreanhydrids bei Temperaturen von 95 - 100 ⁰C in einer vierstufigen Reaktorkaskade mit einer mittleren Verweilzeit von 15 Minuten und anschließender rascher Kühlung des Reaktionsgemisches auf 40 - 50 °C» Entsprechend der Erfindung kann die Lösung der flüssigen Molekülverbindung von Cyanessigsäure und U.H'-Dimethylharnstoff über einen Zeitraum von mehreren Monaten gelagert werden, ohne daß bei Temperaturen von -20 und +40 ⁰C Krietallisations- oder Zersetzungserscheinungen auftreten« Dieser Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens war nicht vorauszusehen, weil beim Verreiben äquimolarer Mengen von Cyanessigsäure mit Harnstoff, IJ-Methylharnstoff, Acstylharnstoff, sowie Phenylharnstoff trockene Gemenge entstehen und eine Mischung von Cyanessigsäure mit

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N,IT-Dimethy!harnstoff lediglich eine breiartige Konsistenz besitzt. Es ist deshalb überraschend, daß die äquimolare Mischung von Cyanessigsäure und U,N'-Diinethylharnstoff als einziges Harnstoffderivat nach einer gewissen Zeit eine Flüssigkeit liefert, die bis -20⁰C nicht wieder fest wird, auch nach längerer Zeit keine Kriatallisationsneigung zeigt und sich leicht fördern läßt.

Anwendungsbeispiel .

In einem Behälter mit Rührwerk werden 425 kg (5 kmol) Cyanessigsäure und 440 kg (5 kmol) H,H^f-Dimethylharnstoff eingetragen, Uach ca« 30,Minuten ist aus dem Kristallgemisch eine klare Flüssigkeit entstanden· Die lösung wird in ein Vorratsgefäß gefördert und von dort einer Dosierpumpe zugeführt« Von der Dosierpumpe wird die Lösungen einem auf 95 ⁰C erwärmten Kaskadenbehälter von 200 1 in den gleichzeitig in äquimolaren Verhältnis Essigsäureanhydrid fließt, gefördert. In dem in bekannter Weise, z· B. gemäß Y/P 125 378 konstruierten Behälter wird ein Temperaturbereich von 95 - 100 ⁰C durch Kühlung eingehalten· In zwei weiteren gleich konstruierten und dem ersten nachgeschalteten Behältern wird im kontinuierlichen Durchfluß der Reaktionsmasse ein Temperaturbereich von 95 - 100⁰C eingehalten und für die drei Behälter eine mittlere Verweilzeit von 15 Minuten der Reaktionslösung gewährleistet. Die Umsetzung hat beim Verlassen des dritten Behälters das Optimum erreicht. Die Lösung wird in einem vierten Behälter rasch auf 40 - 50 ⁰C gekühlt und in bekannter Weise der weiteren Umsetzung zu 1,3-Dimethyl-aminouracil-4 zugeführt. Die Ausbeute von 1,3-Dimethyi-aminouracil-4 beträgt 91 - 92 % der Theorie bezogen auf eingesetzte Cyanessigsäure bzw. Molekülverbindung Cyanessigsäure, N,N¹-Dimethy!harnstoff.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1_β Technisches Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Cyanacetyl-3Ü,U^f-dimethy!harnstoff aus Cyanessigsäure, 11,IT¹ -Dimethy!harnstoff und Essigisäureanhydrid dadurch gekennzeichnet, daß Cyanessigsäure und Η,ΪΤ¹-Dimethylharnstoff bei Zimmertemperatur gemischt werden und die dabei entstehende flüssige Molekülverbindung in stöchiometrischem Verhältnis mit Essigsäureanhydrid getrennt einer Reaktorkaskade zugeführt wird, wobei in der Reaktorkaskade die Umsetzung zu Cyanacetyl-N,N'~ dimethylharnstoff erfolgt.
2. 2· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung von Cyanacetyl-N,H¹-Dimethylharnstoff bei Temperaturen von 95 bis 100⁰C und einer mittleren Verv/eilzeit von 15 Minuten kontinuierlich in einer Reaktorkaskade erfolgt.