DD292239A5

DD292239A5 - Verfahren zur herstellung von alkalisalzen der n-alkylsubstituierten aminoalkansaeuren

Info

Publication number: DD292239A5
Application number: DD31393788A
Authority: DD
Inventors: Andreas Wagner; Hans Richter; Ralph Giebel; Gerhard Dietze; Manfred Parthey
Original assignee: Buna Ag,De
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1991-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen der N-alkylierten Aminoalkansaeuren nach der Streckersynthese. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, durch AEnderung der Ausgangsprodukte dieses Verfahren oekonomisch guenstiger und umweltfreundlicher zu gestalten. Es wurde gefunden, dasz sich N-alkylsubstituierte Aminoalkansaeurenitrile aus einem substituierten Amin, einem aliphatischen Aldehyd und einer 15 bis 30%igen Alkalizyanidloesung herstellen lassen, die sich ohne weitere Zugabe von Alkalihydroxiden zum Alkalisalz der N-alkylsubstituierten Aminoalkansaeure verseifen lassen. Die waeszrige Loesung der Salze, vorwiegend Alkalisalze, der N-alkylsubstituierten Aminoalkansaeuren werden vorwiegend zur selektiven Entfernung von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid aus technischen Gasen verwendet.{N-alkylsubstituiertes Aminoalkansaeurealkalisalz; Streckersynthese; Umweltschutz; Alkalizyanidloesung; substituiertes Amin; aliphatisches Aldehyd; N-alkylsubstituiertes Aminoalkansaeurenitril; Verseifung; Herstellungsverfahren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen N-alkylsubstituierter Aminoalkansäuren nach dar Streckersynthese. Die wäßrigen Lösungen dieser Salze werden zur selektiven Entfernung von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid aus technischen Gasen vorwendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß die Synthese von Alkalisalzen der N-alkylsubstituierten Aminoalkansäuren in zwei Schritten erfolgt. Im ersten Schritt wird aus einem alkylsubstituierten Amin, einem Aldehyd und Blausäure das N-alkylsubstituierte Aminoalkansäurenitril hergestellt. Dabei wird als Katalysator Kalziumzyanid verwendet (DRP 694808). Man kann auch auf den Katalysator verzichten und dosiert konzemrierte Blausäure so, daß die Konzentration an freier Blausäure in der Reaktionsmischung stets unter 0,1 % beträgt (DE-OS 2 503 582). Diese Synthese ist in der Literatur als Streckersynthese bekannt. In einem zweiten Schritt wird nach Zugabe 30 bis 50%iger Alkalilauge durch stufenweise Erwärmung die Verseifung zum entsprechenden Alkalisalz der N-alkylsubstituierten Aminoalkansäure durchgeführt.

Nachteil dieses Verfahrens ist die notwendige Herstellung von hochkonzentrierter Blausäure durch Reaktion eines Alkalizyanids mit einer Mineralsäure und anschließender Destillation. Hierbei können Gefährdungen durch die Blausäure auftreten. Durch unvollständige Umsetzung der Alkalizyanide mit der Mineralsäure gelangen Anteile von Alkalizyanid ins Abwasser und führen zu Umweltschäden, falls nicht eine kostspielige Entgiftung erfolgt.

Weitere Nachteile sind eine hohe Salzbelastung des Abwassers, starke Korrosion der verwendeten Apparate und ein hoher Einsatz an Energien für die Destillation der Blausäure.

Eine weitere Methode zur Herstellung von Aminonitrilen ist durch Knoevenagel/Bucherer genannt (B.37,4511,1904). Durch Eintragung einer Carbonylverbindung zu einer wäßrigen konzentrierten Natriumbisulfitlösung wird eine Additionsverbindung hergestellt. Durch weitere Zugabe des Amins und im Anschluß einer sehr konzentrierten Alkalizyanidlösung wird das Aminonitril hergestellt.

Die weitere Verarbeitung ist nur nach extraktiver Isolierung des Nitrils möglich. Daher ist dieses Verfahren nicht industriell angewendet worden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Umweltbelastung bei der Durchführung der Streckersynthese zur Herstellung N-alkylsubstituierter Aminoalkansäuren durch freie Blausäure oder Alkalizyanide in Atmosphäre und Abwasser bzw. die Kosten f'ir eine Entgiftung zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen der N-alkylsubstituierten Aminoalkansäuren nach der Streckersynthese mit einem mono- oder dialkylsubstituierten Amin mit 1 bis 4 C-Atomen in den Substituenten und einem Aldehyd mit 1 bis 4 C-Atomen als Ausgangsstoffe über die Zwischenstufe N-alkylsubstituiertes Aminoalkansäurenitril und anschließender Verseifung ohne Verwendung freier Blausäure zu entwickeln. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß an Stelle der konzentrierten Blausäure eine 15 bis 30%ige wäßrige Alkalizyanidlösung des Alkalimetalls zum Einsatz kommt, die mit den Ausgangsstoffen Arnir; und Aldehyd im molaren Verhältnis bei 5 bis 15°C umgesetzt werden. Das entstehende Zwischenprodukt N-alkylsubstituiertes Aminoalkansäurenitril kann ohne Zugabe von Alkalilauge durch Temperaturerhöhung auf über 9O⁰C zu den Salzen der N-alkylsubstituierten Aminoalkansäure verseift werden. Dieser Effekt der Nitrilbildungsreaktion mit wäßrigem Alkalizyanid war nicht zu erwarten, da in der Literatur die Streckersynthese stets mit konzentrierter Blausäure durchgeführt wird (Organikum, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1977,558; Methodicum Chimicum, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1974, !3D. 6,616)1; H. Beyer, Lehrbuch der organischen Chemie, Hirzel Verlag, Leipzig, 1968,225).

Durch Zusatz alkalisch reagierender Stoffe soll sich sogar die Reaktion in Richtung Ausgangsstoffe verschieben (Houben Weyl, Bd. VIII, 1952,275).

Um SO überraschender war es, daß die Synthese zum N-alkylsubstituierten Aminoalkansäurenitril sich glatt mit Ausbeuten bis

98% der Theorie durchführen läßt, wenn das Alkalizyanid als 15 bis 30%ige Lösung eingesetzt wird. Im ersten Schritt der Reaktion bildet sich aus dem Alkylsubstituierten Amin, einem Aliphatischen Aldehyd und Alkalizyanid das Nitril der N-alkylsubstituierten Aminoalkansäure.

Durch Erwärmung der entstandenen Reaktionslösung wird das N-alkylsubstituierte Aminoalkansäurenitril zum Alkalisalz der

N-alkylsubstituierten Aminoalkansäure verseift.

Das N-alkylsubstituierte Aminoalkansäurenitril ist auch mit üblichen Lösungsmitteln extrahierbar.

Durch den Einsatz von wäßrigem Alkalizyanid zur Synthese ist es möglich, Umweltschäden zu vermeiden. Die Ökonomie des Verfahrens bessert sich beträchtlich, da Anlagenteile, Energien und Chemikalien eingespart worden.

Das Verhältnis von N-alkylsubstituierten Aminoalkansäurenitril zum Alkalihydroxid stellt sich bei der Verseifung von selbst ein.

Dosierfehler werden vermieden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

614ml (5 Mol) Dimethylamin 40% werden unter Rühren und Kühlen so zu 476ml (5 Mol) Formaldehyd 30% gegeben, daß die Temperatur 3O⁰C nicht übersteigt. Anschließend wird auf 10°C abgekühlt. Danach werden bei dieser Temperatur 245g (5 Mol) Natriumzyanid, gelöst in 1000 ml Wasser, so dosiert, daß sich die Temperatur zwischen 5 bis 15°C bewegt. Nach einer Verweilzeit von 1 Stunde bei 15⁰C wird die Reaktionsmischung auf 60 bis 65⁰C erwärmt. Nach weiteren 2 Stunden wird die Reaktionslösung bis auf 105⁰C erhitzt, wobei eine wäßrige Ammoniaklösung abdestilliert. Nach 8 Stunden ist die Verseifung abgeschlossen

Es werden 612,5g des Natriumsalzes der Dimethylaminoessigsäure (98% der Theorie) in 1,51 wäßriger Lösung erhalten.

Beispiel 2

614ml (5 Mol) Dimethylamin 40% werden unter Rühren und Kühlen so zu 476ml (5 Mol) Formaldehyd 30% gegeben, daß die

Temperatur nicht übersteigt 30°C. Anschließend wird auf 1O°C abgekühlt. Danach werden bei dieser Temperatur 325g (5 Mol)

Kaliumzyanid, gelöst in 1200 ml Wasser, so dosiert, daß sich die Temperatur zwischen 5 bis 15°C bewegt.

Nach einer Verweilzeit von 1 Stunde bei 15⁰C wird die Reaktionsmischung auf 60 bis 65°C erwärmt. Nach weiteren 2 Stunden wird die Reaktionslösung auf 105⁰C erhitzt, wobei eine wäßrige Ammoniaklösung abdestilliert. Nach 8 Stunden ist die Verseifung abgeschlossen.

Es werden 680g des Kaliumsalzes der Ν,Ν-Dimethylsminoessigsäure (96,5% der Theorie) in 1,51 wäßriger Lösung erhalten.

Beispiel 3

365g (5 Mol) n-Butylamin werden in 500ml Wasser gelöst. Unter Rühren und Kühlen wird dazu 360g (5 Mol) Butyraldehyd so gegeben, daß die Temperatur 3O⁰C nicht übersteigt. Anschließend wird auf 10⁰C abgekühlt. Danach werden bei dieser Temperatur 325g (5 Mol) Kaliumzyanid, gelöst in 1200ml Wasser, so dosiert, daß sich die Temperatur zwischen 5 bis 15⁰C bewegt.

Nach einer Verweilzeit von 1 Stunde bei 15°Cwird die P.eaktionsmischung auf 60 bis 65°C erwärmt. Nach weiteren 2 Stunden

wird die Reaktionsmischung auf 105⁰C erhitzt, wonach eine wäßrige Ammoniaklösung abdestilliert. Nach 8 Stunden ist die Verseifung abgeschlossen.

Der Umsatz beträgt 93% der theoretischen Ausbeute.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen der N-alkylsubstituierten Aminoalkansäuren nach der Streckersynthese mit einem mono- oder dialkylsubstituierten Amin mit 1 bis 4 C-Atomen in den Substituenten und einem aliphatischen Aldehyd mit 1 bis 4 C-Atomen als Ausgangsstoff über die Zwischenstufe N-alkylsubstituiertes Aminoalkansäurenitril und anschließender Verseifung, gekennzeichnet dadurch, daß dio Umsetzung zum N-alkylsubstituierten Aminoalkansäurenitril mit einer wäßrigen 15bis30%igen Alkalizyanidlösung im molaren Verhältnis bei einer Temperatur von 5 bis 15⁰C erfolgt.