DE1445418B2 - METHOD OF MANUFACTURING 1,4-DIAZABICYCLO ANGULAR CLAMP TO 2,2,2 ANGLE CLAMP TO OCTANE - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING 1,4-DIAZABICYCLO ANGULAR CLAMP TO 2,2,2 ANGLE CLAMP TO OCTANEInfo
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- DE1445418B2 DE1445418B2 DE1963A0042011 DEA0042011A DE1445418B2 DE 1445418 B2 DE1445418 B2 DE 1445418B2 DE 1963A0042011 DE1963A0042011 DE 1963A0042011 DE A0042011 A DEA0042011 A DE A0042011A DE 1445418 B2 DE1445418 B2 DE 1445418B2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von 1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octan durch Überleiten von gasförmigem N-Hydroxyäthylpiperazin über feste, saure, kieselsäurehaltige Krack-Katalysatoren in erhöhten Raum-Zeit-Ausbeuten.The invention relates to the production of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane by passing over it of gaseous N-Hydroxyäthylpiperazin over solid, acidic, silica-containing cracking catalysts in increased space-time yields.
1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octan wird als Katalysator für basenkatalysierte Reaktionen, insbesondere bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen, -elastomeren und -schäumen verwendet. Obgleich diese Verbindung bereits aus der Literatur bekannt war, gelang ihre erste großtechnische Herstellung erst in jüngerer Zeit durch Verfahren, die sich der Dampfphasenreaktion bestimmter Alkylenpolyamine über einem festen, sauren Katalysator bedienen; (vgl. z. B. USA.-Patentschrift 29 37 176). Mit der verstärkten Nachfrage nach dieser Verbindung richtete sich die Aufmerksamkeit auf verbesserte Herstellungsverfahren zur Erzielung erhöhter Ausbeuten und/oder niedrigerer Produktionskosten.1,4-Diazabicyclo [2.2.2] octane is used as a catalyst for base-catalyzed reactions, particularly in used in the manufacture of polyurethane plastics, elastomers and foams. Although this Compound was already known from the literature, its first large-scale production only succeeded in more recently by processes that rely on the vapor phase reaction of certain alkylene polyamines use a solid, acidic catalyst; (See, for example, U.S. Patent 29 37 176). With the reinforced Demand for this compound has turned attention to improved manufacturing processes to achieve increased yields and / or lower production costs.
Frühere Versuche zur Herstellung von 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan durch Ringschluß eines /5-substituierten N-Äthylpiperazins waren nicht erfolgreich oder brachten Ausbeuten von nicht mehr als etwa 1 bis einigen Prozent. Nach mehreren unerfolgreichen Versuchen beschrieb Hromatka in Ber. 75 B, 1302 [1942] die Herstellung von 1,4-Diazabicyclo-[2,2,2] octan in mittelguten Ausbeuten durch sorgfältig geregeltes Erhitzen von N-/?-Bromäthylpiperazinhydrobromid; aus dem entsprechenden Hydrochlorid wurden niedrigere Ausbeuten erhalten, während die entsprechende N-Oxyäthylverbindung nur sehr geringe Ausbeuten erbrachte.Previous attempts to make 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane ring closure of a / 5-substituted N-ethylpiperazine were unsuccessful or produced yields of no more than about 1 to a few percent. After several unsuccessful Hromatka described experiments in Ber. 75 B, 1302 [1942] the production of 1,4-diazabicyclo- [2,2,2] octane in medium-good yields by carefully controlled heating of N - /? - bromoethylpiperazine hydrobromide; lower yields were obtained from the corresponding hydrochloride, while the corresponding N-oxyethyl compound produced only very low yields.
Die Umwandlung von N-Mono- und N,N'-Bis-hydroxyäthylpiperazinen zu 1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octan durch katalytische Dampfphasenreaktion über Kieselsäure-Tonerde ist von I s h i g u r ο und Mitarbeitern in Journ. Pharm. Soc. Japan, 75, 1370 [1955] (vgl. Chem. Abs. 50, 10 106 [1956]) beschrieben. Gemäß der USA.-Patentschrift 29 85 658 werden annehmbare Ausbeuten an 1,4-Diazabicyclo-[2,2,2]octan aus N-Aminoäthylpiperazin über einem sauren, kieselsäurehaltigen Krack-Katalysator erhalten. The conversion of N-mono- and N, N'-bis-hydroxyäthylpiperazinen to 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane by catalytic vapor phase reaction Silica-alumina is from I s h i g u r ο and employees in Journ. Pharm. Soc. Japan, 75, 1370 [1955] (cf. Chem. Abs. 50, 10 106 [1956]). According to U.S. Patent 2985658 acceptable yields of 1,4-diazabicyclo- [2.2.2] octane obtained from N-aminoethylpiperazine over an acidic, silica-containing cracking catalyst.
Ziel der Erfindung ist nun ein Verfahren, das verbesserte Ausbeuten an 1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octan liefert.The aim of the invention is now a process which improves the yields of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane supplies.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octan durch Überleiten von gasförmigem N-Hydroxyäthylpiperazin über fe ste, saure, kieselsäurehaltige Krack-Katalysatoren ib nun dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzun bei 260 bis 427° C mit einer Raumgeschwindigke von etwa 0,2 bis 1,0, bezogen auf das Volumen de als Flüssigkeit abgemessenen N-Hydroxyäthylpipen. zins pro Volumeneinheit des Katalysators pro Stunde in Gegenwart von Stickstoff oder Benzol als inerter Verdünnungsmittel durchführt.The process of the present invention for the preparation of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane by passing over of gaseous N-Hydroxyäthylpiperazin on fe ste, acidic, silicic acid-containing cracking catalysts ib now characterized in that the implementation at 260 to 427 ° C with a space velocity from about 0.2 to 1.0, based on the volume of the N-Hydroxyäthylpipen measured as a liquid. interest per unit volume of the catalyst per hour in the presence of nitrogen or benzene as an inert Performs diluent.
ίο Das inerte Verdünnungsmittel ist gewöhnlich i: einer Menge von mindestens 2 Mol Verdünnungs mittel pro Mol des als Ausgangsmaterial verwende ten N-Hydroxyäthylpiperazins anwesend.ίο The inert diluent is usually i: use an amount of at least 2 moles of diluent per mole of the starting material ten N-Hydroxyäthylpiperazins present.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung werden das flüssige Ausgangsmaterial und de gasförmige Stickstoff getrennt in ein geschlossene Reaktionsgefäß eingeführt, das ein fixiertes Bett dei erhitzten Katalysators in granulärer oder Tablettenform enthält; die dampfförmigen Reaktionsprodukte ao werden dabei kontinuierlich am entgegengesetzter Ende des katalytischen Reaktionsgefäßes entfernt Das bei Zimmertemperatur flüssige Benzol wird ir dieser Form in Mischung mit dem Ausgangsmateria oder getrennt eingeführt. Die Reaktion erfolgt be Temperaturen von 260 bis 427° C, vorzugsweise vor etwa 343 bis 371° C, und bei einer Raumgeschwindigkeit von etwa 0,2 bis 1,0, bezogen auf das Volumen des als Flüssigkeit abgemessenen N-Hydroxyäthylpiperazins pro Volumeneinheit Katalysator prc Stunde. Obgleich überatmosphärische Drucke angewendet werden können, bieten sie gegenüber einem Arbeiten bei atmosphärischem oder unteratmosphärischem Druck keinen wesentlichen Vorteil. Das Verdünnungsmittel kann in Mengen bis zu 10 oder mehr Mol/Mol N-Hydroxyäthylpiperazin, vorzugsweise ir Verhältnissen zwischen 3 bis 5 Mol/Mol, verwende: werden.In a preferred embodiment of the inven tion, the liquid starting material and de gaseous nitrogen separately introduced into a closed reaction vessel, which dei a fixed bed contains heated catalyst in granular or tablet form; the vaporous reaction products ao are continuously removed at the opposite end of the catalytic reaction vessel The benzene, which is liquid at room temperature, is used in this form in a mixture with the starting material or introduced separately. The reaction takes place at temperatures of 260 to 427 ° C., preferably before about 343 to 371 ° C, and at a space velocity of about 0.2 to 1.0 by volume of the N-hydroxyethylpiperazine measured as a liquid per unit volume of catalyst prc Hour. Although superatmospheric prints can be applied, they cater to one Working at atmospheric or sub-atmospheric pressure has no significant advantage. The diluent can be used in amounts of up to 10 or more moles / mole of N-Hydroxyäthylpiperazin, preferably ir Ratios between 3 to 5 moles / mole, use: will.
Der in den Ansätzen des folgenden Beispiels verwendete Katalysator war ein aktivierter Koalin-Katalysator, der gemäß dem Verfahren der USA.-Patentschrift 29 04 520 hergestellt worden war.The catalyst used in the preparations of the following example was an activated koalin catalyst, which had been prepared according to the method of U.S. Patent No. 29 04 520.
Andere unter praktisch ähnlichen Bedingungen verwendbare kieselsäurehaltigen Krack-Katalysatoren umfassen mit Säure aktivierte Bentonit-Tone und Gele vom Kieselsäure-Tonerde-Typ oder solche kieselsäurehaltigen Gele, die an Stelle der gesamten oder eines Teils der Tonerde Zirkonerde oder Magnesia enthalten. Die kieselsäurehaltigen Krack-Katalysatoren haben im allgemeinen eine Oberfläche von mindestens 80 m2/g, wobei Kieselsäure-Tonerde-Katalysatoren mit einer Oberfläche von mindestens 180 m2/g bevorzugt werden. Für optimale Ergebnisse gilt allgemein, daß eine um so niedrigere Reaktionstemperatur verwendet werden kann, je höher die Katalysatoraktivität ist.Other siliceous cracking catalysts useful under practically similar conditions include acid activated bentonite clays and silica-alumina type gels, or those siliceous gels which contain zirconia or magnesia in place of all or part of the alumina. The silica-containing cracking catalysts generally have a surface area of at least 80 m 2 / g, with silica-alumina catalysts having a surface area of at least 180 m 2 / g being preferred. In general, for optimal results, the higher the catalyst activity, the lower the reaction temperature that can be used.
Auf Grund der erfindungsgemäß erzielten hohen Konzentrationen an 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan im Reaktionsausfluß kann der Hauptanteil des 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octans nach dem Abkühlen als fester Stoff von guter Reinheit gewonnen werden. Dieser feste Stoff ist im wesentlichen ein Hydrat des 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octans zusammen mit etwas Mutterlauge. Due to the high concentrations of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane achieved according to the invention The majority of the 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane may be the reaction effluent recovered as a solid of good purity after cooling. This solid is essentially a hydrate of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane together with some mother liquor.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in gasförmigem Zustand durchgeführt. Demgegenüber wird das Verfahren der deutschen Auslegeschrift 11 32 137 in flüssigem Zustand durchgeführt, und die jeweiligen Arbeitsbedingungen sind somit nicht ohne wei-The process according to the invention is carried out in the gaseous state. In contrast, will the method of the German Auslegeschrift 11 32 137 carried out in the liquid state, and the respective Working conditions are therefore not
teres vergleichbar. Im erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich' sehr gute Ausbeuten, und es ist ohne ■ weiteres möglich, dieses auch kontinuierlich durchzuführen. Gegenüber dem bekannten Verfahren ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß die Reaktion in wesentlich kürzerer Zeit durchgeführt werden kann, so daß bei entsprechender Rückführung die Raum-Zeit-Ausbeuten höher sind als bei dem bekannten Verfahren. Das neue Verfahren ist somit dem bekannten Verfahren überlegen.teres comparable. In the process according to the invention there are 'very good yields, and it is without further possible to do this continuously. Compared to the known method results there is also the advantage that the reaction can be carried out in a much shorter time, so that with appropriate recycling the space-time yields are higher than with the known Procedure. The new method is thus superior to the known method.
In den Ansätzen 1 und 2 wurde erfindungsgemäß bei den in der Tabelle gezeigten Bedingungen N-Hydroxyäthylpiperazin über einen aktivierten Kaolin-Katalysator in ein Reaktionsgefäß mit fixiertem Bett geleitet. Die Ansätze 3 und 4 sind Vergleichsbeispiele, in denen ohne Verdünnungsmittel gearbeitet wird.In batches 1 and 2, according to the invention, N-hydroxyethylpiperazine was used under the conditions shown in the table over an activated kaolin catalyst into a reaction vessel with a fixed bed directed. Approaches 3 and 4 are comparative examples in which no diluent is used.
Die angegebene flüssige stündliche Raumgeschwindigkeit (LHSV) in der obigen Tabelle bezieht sich auf die gesamte flüssige Beschickung. In Ansatz 1 umfaßt sie das Benzol sowie das N-Hydroxyäthylpiperazin. Es ist ersichtlich, daß bei allen Verfahrensbedingungen über den verwendeten Bereich (Verweilzeit und Temperatur) die Verwendung des Verdünnungsmittels eine wesentliche Verbesserung der Ausbeute (in manchen Fällen fast eine Verdoppelung) an 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan bewirkt.The reported liquid hourly space velocity (LHSV) in the table above is for on all liquid feed. In batch 1, it includes benzene and N-hydroxyethylpiperazine. It can be seen that for all process conditions over the range used (residence time and temperature) the use of the diluent significantly improves the yield (almost doubling in some cases) on 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane.
Die Gewinnung des 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octans erfolgte so:The 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane was obtained as follows:
Der aus dem Reaktionsgefäß erhaltene flüssige Ausfluß wurde fraktioniert und die bei 165 bis 175° C siedende Fraktion gesammelt. Eine Probe derselben wurde einer Gaschromatographie unterworfen. Durch Integration der unter der 1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octanspitze liegenden Fläche läßt sich jeweils die Ausbeute berechnen.The liquid effluent obtained from the reaction vessel was fractionated and that at 165 bis 175 ° C boiling fraction collected. A sample thereof was subjected to gas chromatography. By integrating the area below the 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane tip, calculate the yield in each case.
Aus der Fraktion scheiden sich beim Abkühlen Kristalle des 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octans in Form eines Hydrats ab. Man kann die erhaltene Fraktion auch erneut destillieren und dann einer Sublimation zur Gewinnung der gewünschten Verbindung unterwerfen. Die durch Massenspektroskopie bzw. Analyse erhaltenen Werte stimmen mit den geforderten Werten gut überein; F. 159° C.On cooling, crystals of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane separate in the form of the fraction of a hydrate. The fraction obtained can also be distilled again and then sublimated subject to obtaining the desired compound. The by mass spectroscopy or analysis The values obtained agree well with the required values; 159 ° C.
TabellTable
Ansatzapproach
LHSV (Raumgeschwindigkeit)LHSV (space velocity)
Temperaturbereich; °CTemperature range; ° C
VerdünnungsmittelDiluents
Verhältnis von Verdünnungsmittel/Ratio of diluent /
Beschickung; Mol/MolFeed; Mole / mole
Ausbeute an Flüssigkeit; GewichtsprozentYield of liquid; Weight percent
Zusammensetzung des flüssigen Reaktionsflusses:
1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan; Gewichtsprozent
Piperazin; GewichtsprozentComposition of the liquid reaction flow:
1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane; Weight percent
Piperazine; Weight percent
Ausbeute, bezogen auf Beschickung:Yield based on the charge:
1,4-Diazabicyclo [2,2,2]octan; Gewichtsprozent1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane; Weight percent
Gewichtsprozent der TheorieWeight percent of theory
371 bis 377
Benzol1.2
371 to 377
benzene
385 bis 391
N2 0.41
385 to 391
N 2
343 bis 360
keins1.22
343 to 360
no
363 bis 382
keins1.42
363 to 382
no
96,44/1
96.4
84,53.5 / 1
84.5
1,919.9
1.9
2,427.9
2.4
4135.3
41
42,636.7
42.6
21,518.5
21.5
3025.8
30th
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1963A0042011 DE1445418B2 (en) | 1963-01-02 | 1963-01-02 | METHOD OF MANUFACTURING 1,4-DIAZABICYCLO ANGULAR CLAMP TO 2,2,2 ANGLE CLAMP TO OCTANE |
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Legal Events
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---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
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