DE1179210B - Process for the preparation of N-vinylimidazoles - Google Patents
Process for the preparation of N-vinylimidazolesInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von N-Vinylimidazolen Es ist bekannt, daß man N-Vinylimidazol aus N-Oxyäthylimidazol beim Überleiten über wasserabspaltende Katalysatoren erhält. N-Vinylimidazole lassen sich ferner durch Einwirkung von Acetylen auf Imidazole in Gegenwart alkalisch reagierender Stoffe, Alkalizinkaten oder Zink- oder Cadmiumsalzen organischer Säuren bei erhöhter Temperatur erhalten, wobei sich die Reaktionsgeschwindigkeit durch Zugabe von tertiären organischen Stickstoffbasen steigern läßt.Process for the preparation of N-vinylimidazoles It is known that one N-vinylimidazole from N-oxyethylimidazole when passing over dehydrating Receives catalysts. N-vinylimidazoles can also be removed by the action of acetylene to imidazoles in the presence of alkaline substances, alkali zincates or zinc or cadmium salts of organic acids obtained at elevated temperature, whereby the rate of reaction by adding tertiary organic nitrogen bases can increase.
Es ist bereits bekannt, daß man N-Vinylimidazole durch Umsetzung der entsprechenden Imidazolkaliumverbindungen mit Acetylen herstellen kann. Die Herstellung der als Ausgangsstoffe verwendeten Imidazolkaliumverbindungen läßt sich jedoch nur mit Hilfe eines großen technischen Aufwandes und unter erheblichen Sicherheitsvorkehrungen durchführen. It is already known that N-vinylimidazoles can be reacted the corresponding imidazole potassium compounds can produce with acetylene. the The imidazole potassium compounds used as starting materials can be prepared but only with the help of a great deal of technical effort and under considerable safety precautions carry out.
Weitere Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß sich bei der Reaktion unerwünschte Nebenprodukte bilden und daß das Kalium bei der Umsetzung im technischen Maßstab praktisch nicht in das Verfahren zurückgeführt werden kann.Other disadvantages of this method are that in the Reaction forms undesirable by-products and that the potassium in the implementation can practically not be returned to the process on an industrial scale.
Wenn man die entsprechenden Imidazolkaliumverbindungen als Katalysator verwendet, erhält man zum Teil gute Ausbeuten. Vinyliert man dagegen Imidazole in Gegenwart der anderen genannten Katalysatoren, so werden nur geringe Ausbeuten an N-Vinylimidazolen erhalten. If you use the corresponding imidazole potassium compounds as a catalyst if used, good yields are obtained in some cases. On the other hand, if you vinyl imidazoles in In the presence of the other catalysts mentioned, only low yields are achieved Obtained N-vinylimidazoles.
Es wurde nun gefunden, daß man N-Vinylimidazole durch Umsetzung von Imidazolen mit Acetylen bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Drücken in Gegenwart von Katalysatoren auf vorteilhafte Weise herstellen kann, wenn man die Umsetzung in Gegenwart von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Kupferacetylid, bezogen auf angewandte Imidazole, oder von unter den Reaktionsbedingungen Kupferacetylid bildenden Salzen durchführt. Dies war überraschend, da bei der Einwirkung von Acetylen auf cyclische Amine, wie Pyrrolidin oder Piperidin, die noch ein Wasserstoffatom am Ringstickstoff tragen, bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Drücken in Gegenwart von Kupferacetylid als Katalysator die entsprechenden N-Butinverbindungen entstehen. It has now been found that you can N-vinylimidazoles by reacting Imidazoles with acetylene at elevated temperatures and elevated pressures in the presence of catalysts can be prepared in an advantageous manner if you can do the reaction in the presence of 0.1 to 5 percent by weight copper acetylide, based on the applied Imidazoles, or of salts which form copper acetylide under the reaction conditions performs. This was surprising, since the action of acetylene on cyclic Amines, such as pyrrolidine or piperidine, which still have a hydrogen atom on the ring nitrogen wear, at elevated temperatures and pressures in the presence of copper acetylide the corresponding n-butyne compounds are formed as a catalyst.
Neben dem unsubstituierten Imidazol lassen sich auch substituierte Imidazole, die an dem einen Stickstoffatom noch ein Wasserstoffatom tragen, vinylieren. In addition to the unsubstituted imidazole, substituted ones can also be used Vinylate imidazoles that still have a hydrogen atom on one nitrogen atom.
Vinylierbare Imidazole sind z. B. Benzimidazol, 4,5-Dimethylimidazol, 4-Methyl-5-phenylimidazol, 2-Methylimidazol, 2,4,5-Trimethylimidazol, 4-Methyl-5-benzylimidazol, 2-Phenylbenzimidazol, 4-Methylbenzimidazol.Vinylable imidazoles are z. B. benzimidazole, 4,5-dimethylimidazole, 4-methyl-5-phenylimidazole, 2-methylimidazole, 2,4,5-trimethylimidazole, 4-methyl-5-benzylimidazole, 2-phenylbenzimidazole, 4-methylbenzimidazole.
Das Acetylen führt man zweckmäßig in einem Gemisch mit unter den Reaktionsbedingungen inerten Gasen der Umsetzung zu. Als inertes Gas läßt sich z. B. Stickstoff verwenden. Der Partialdruck des Acetylens in dem Gasgemisch kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. So lassen sich Gasgemische verwenden, bei denen der Partialdruck des Acetylens zwischen 1 und 60 at beträgt. The acetylene is expediently carried out in a mixture with among the Inert reaction conditions Gases of implementation too. As an inert gas, for. B. Use nitrogen. The partial pressure of the acetylene in the gas mixture can be within further limits can be varied. In this way, gas mixtures can be used where the partial pressure of the acetylene is between 1 and 60 atm.
Das Kupferacetylid und die Kupfersalze, die als Katalysatoren verwendet werden, können gegebenenfalls auf porösen Trägern aus Aluminiumoxyd oder Siliziumoxyd aufgebracht und im Reaktionsgefäß fest angeordnet sein. Unter den Reaktionsbedingungen wird das Kupfersalz in Kupferacetylid übergeführt. The copper acetylide and the copper salts used as catalysts can optionally be on porous supports made of aluminum oxide or silicon oxide applied and fixed in the reaction vessel. Under the reaction conditions the copper salt is converted into copper acetylide.
Als Kupfersalze lassen sich Kupfer(I)-chlorid, -bromid, -jodid, -oxyd, Kupfer(II)-sulfat oder -carbonat verwenden.Copper (I) chloride, bromide, iodide, oxide, Use copper (II) sulfate or carbonate.
Das Verfahren läßt sich kontinuierlich oder diskontinuierlich durchführen. Man arbeitet im allgemeinen bei einem Druck von 10 bis 250 at, vorzugsweise von 50 bis 80 at, und einer Temperatur von 80 bis 280"C, vorzugsweise von 100 bis 180"C. Man kann mit oder ohne Lösungsmittel arbeiten. Als Lösungsmittel lassen sich z. B. Tetrahydrofuran, Dioxan oder das dem zu vinylierenden Imidazol entsprechende N-Vinylimidazol verwenden. Die N-Vinylimidazole sind z. B. wertvolle Monomere für die Herstellung von Polymeren. The process can be carried out continuously or discontinuously. One works in general at a pressure of 10 to 250 at, preferably from 50 to 80 at, and a temperature of 80 to 280 "C, preferably 100 to 180" C. You can work with or without a solvent. The solvent can be, for. B. tetrahydrofuran, dioxane or the imidazole to be vinylated corresponding Use N-vinylimidazole. The N-vinylimidazoles are e.g. B. valuable monomers for the manufacture of polymers.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile. Gewichtsteile verhalten sich zu Raumteilen wie Gramm zu Liter. The parts mentioned in the examples are parts by weight. Parts by weight relate to parts of space as grams to liters.
Beispiel 1 Durch ein senkrecht stehendes, hochdruckfestes Rohr aus Edelstahl von 2 Raumteilen Inhalt werden von unten her stündlich 1500 Teile einer Lösung folgender Zusammensetzung gepumpt: 1046 Teile Tetrahydrofuran, 448 Teile Imidazol, 6 Teile Dikupferchlorid. Gleichzeitig wird unter 60 at ein Gasgemisch, bestehend aus 50 Volumprozent Stickstoff und 50 Volumprozent Acetylen, durch das Rohr geleitet. Die Reaktionstemperatur wird durch elektrisches Heizen auf 160 bis 1700C eingestellt. Stündlich werden 300 Raumteile Gas, das etwa 25 Volumprozent Acetylen neben Stickstoff enthält, entspannt. Aus der während einer Stunde erhaltenen Reaktionsmischung wird zunächst durch die Destillation im Vakuum bei 20 Torr und 40"C das Lösungsmittel entfernt. Im weiteren Verlauf der Destillation werden bei 75 bis 82"C und 11 Torr 425 Teile N-Vinylimidazol erhalten. Example 1 From a vertical, high-pressure-resistant pipe Stainless steel of 2 parts of the volume is 1500 parts of an hour from below Pumped solution of the following composition: 1046 parts of tetrahydrofuran, 448 parts Imidazole, 6 parts dicopper chloride. At the same time, a gas mixture is generated below 60 at existing of 50 percent by volume nitrogen and 50 percent by volume acetylene, passed through the pipe. The reaction temperature is adjusted to 160 to 1700C by electrical heating. Every hour, 300 parts by volume of gas, which is about 25 percent by volume acetylene and nitrogen contains, relaxed. The reaction mixture obtained over the course of one hour becomes first by distillation in vacuo at 20 Torr and 40 "C the solvent removed. In the further course of the distillation at 75 to 82 "C and 11 Torr 425 parts of N-vinylimidazole were obtained.
Die Fraktion von 120 bis 142"C bei 0,4 Torr besteht aus 113 Teilen nicht umgesetztem Imidazol. Im Rückstand verbleiben 36 Teile zähffüssiges, dunkles Produkt. Der Umsatz beträgt 68°lo, die Ausbeute 92°/o der Theorie, bezogen auf umgesetztes Imidazol.The fraction from 120 to 142 "C at 0.4 Torr consists of 113 parts unreacted imidazole. 36 parts of viscous, dark material remain in the residue Product. The conversion is 68 ° lo, the yield 92% of theory, based on the converted Imidazole.
Beispiel 2 In einem senkrecht stehenden, hochdruckfesten Rohr aus Edelstahl von 2 Raumteilen Inhalt sind 1,4 Raumteile eines Katalysators, der aus 120/o Kupferoxyd auf Siliziumoxyd besteht, fest angeordnet. Example 2 In a vertical, high-pressure-resistant pipe Stainless steel of 2 volume parts are 1.4 volume parts of a catalytic converter, which consists of 120 / o copper oxide on silicon oxide, firmly arranged.
Das im Katalysator enthaltene Cu2+-Salz wird durch mehrstündiges Zupumpen von 70/0iger wäßriger Formaldehydlösung bei 70"C unter Stickstoff zu Cu9,+-Salz reduziert. Anschließend wird das Cu+-Salz durch das Einpressen eines Acetylen-Stickstoff-Gemisches im Verhältnis 1:1 bei 30 at in Kupferacetylid übergeführt.The Cu2 + salt contained in the catalyst is pumped in for several hours from 70/0 aqueous formaldehyde solution at 70 "C under nitrogen to Cu9, + - salt reduced. The Cu + salt is then pressed in by injecting an acetylene-nitrogen mixture converted into copper acetylide in a ratio of 1: 1 at 30 atm.
Daraufhin werden durch das Rohr von unten her stündlich 1000 Teile einer Lösung eingepumpt, die 700 Teile Tetrahydrofuran und 300 Teile Imidazol enthält. Gleichzeitig wird unter 60 at ein Gasgemisch, das aus 50 Volumprozent Stickstoff und 50Volumprozent Acetylen besteht, durch das Rohr geleitet. Thereupon 1000 parts per hour are released through the pipe from below pumped in a solution containing 700 parts of tetrahydrofuran and 300 parts of imidazole. At the same time, a gas mixture consisting of 50 percent by volume of nitrogen is generated under 60 atm and 50 percent by volume acetylene is passed through the tube.
Die Reaktionstemperatur wird durch elektrisches Heizen auf 150 bis 1600C eingestellt. Stündlich werden 220 Raumteile Gas, das etwa 25 Volumprozent Acetylen enthält, entspannt.The reaction temperature is raised to 150 bis by electrical heating 1600C set. Every hour, 220 parts of the volume of gas, which is around 25 percent by volume Contains acetylene, relaxed.
Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Dabei erhält man nach der Entfernung des Lösungsmittels bei Kr.0,4 46 bis 52"C 254 Teile N-Vinylimidazol und bei Kr.04 118 bis 144"C 98 Teile nicht umgesetztes Imidazol. Als Rückstand verbleiben 28 Teile. Der Umsatz beträgt 61 O/o, die Ausbeute 91 0/o der Theorie, bezogen auf umgesetztes Imidazol. The reaction mixture is worked up as in Example 1 described. After removal of the solvent, Kr 0.4 is obtained 46 to 52 "C 254 parts N-vinylimidazole and at Kr.04 118 to 144" C 98 parts not converted imidazole. 28 parts remain as residue. The conversion is 61%, the yield 91 0 / o of theory, based on converted imidazole.
Beispiel 3 Durch ein senkrecht stehendes, hochdruckfestes Rohr aus Edelstahl von 2 Raumteilen Inhalt werden von unten her stündlich 1295 Teile einer Lösung folgender Zusammensetzung-gepumpt: 890Teile Tetrahydrofuran, 400 Teile Benzimidazol, 5 Teile Dikupferdichlorid. Gleichzeitig wird unter 60 at ein Gasgemisch, bestehend aus 50 Volumprozent Stickstoff und 50 Volumprozent Acetylen, durch das Rohr geleitet. Die Reaktionstemperatur wird durch elektrisches Heizen auf 130 bis 150 C eingestellt. Stündlich werden 300 Raumteile Gas, das etwa 25 Volumprozent Acetylen neben Stickstoff enthält, entspannt. Example 3 From a vertical, high-pressure-resistant pipe Stainless steel of 2 parts of the volume are converted from below every hour 1295 parts of a Solution of the following composition-pumped: 890 parts of tetrahydrofuran, 400 parts of benzimidazole, 5 parts of dicopper dichloride. At the same time, a gas mixture is created below 60 atm of 50 percent by volume nitrogen and 50 percent by volume acetylene, passed through the pipe. The reaction temperature is adjusted to 130 to 150 ° C. by electrical heating. Every hour, 300 parts by volume of gas, which is about 25 percent by volume acetylene and nitrogen contains, relaxed.
Aus der innerhalb einer Stunde erhaltenen Reaktionsmischung wird zunächst durch Destillation im Vakuum bei 20 Torr und 40"C das Lösungsmittel entfernt. Im weiteren Verlauf der Destillation werden bei 148 bis 154"C und 12 Torr 411 Teile N-Vinylbenzimidazol erhalten. Im Rückstand verbleiben 57 Teile zähflüssiges, dunkles Produkt. Der Umsatz von Benzimidazol zu N-Vinylbenzimidazol beträgt 840/, der Theorie.The reaction mixture obtained in the course of one hour first becomes the solvent is removed by distillation in vacuo at 20 torr and 40 "C. Im Further distillation is at 148 to 154 "C and 12 Torr 411 parts Obtained N-vinylbenzimidazole. 57 parts of viscous, dark material remain in the residue Product. The conversion of benzimidazole to N-vinylbenzimidazole is 840 /, the theory.
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DE708262C (en) * | 1939-09-19 | 1941-07-16 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Process for the preparation of N-vinylimidazoles |
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