DE2149917A1

DE2149917A1 - Verfahren zur Herstellung von 2-Pyrrolidinon

Info

Publication number: DE2149917A1
Application number: DE19712149917
Authority: DE
Inventors: Scott Kenneth Aikman; Hollstein Elmer James
Original assignee: Sun Oil Co
Current assignee: Sunoco Inc
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1971-10-06
Publication date: 1972-04-20
Also published as: IT945940B; NL7114061A; BE773972A; CA943964A; US3681387A; GB1323374A

Description

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β mCnchen do mafiiahilfplatZ a * s

Be se h r e i 1) u η g zu der Patentanmeldung

der Firma
SUN Oil COMPANY,

1608 Walnut Street, Philadelphia, Pennsylvania 19103

"betreffend

Verfahren zur Herstellung von 2~Pyrrolidinon Priorität; 16. Oktober 1970, USA, Nr. 81,545

Die Herstellung von 2-Pyrrolidinon aus Succinimid ist bekannt, es scheint jedoch ein hoher Grad der Spezifizität im Hinblick auf Reaktionsbedingungen und verwendete Katalysatoren zu bestehen. Obwohl beispielsweise vorgeschlagen wurde, daß lactame durch Hydrieren der entsprechenden Imide unter Verwendung eines Nickelkatalysators gebildet werden können, wurde berichtet, daß die Hydrierung von Süccinimid an einem Nickelkatalysator nicht zu 2-Pyrrolidinon führt. Ebenso ist bekannt, daß Suecinimid durch Reduktion in Gegenwart von Ammoniak unter Verwendung eines Katalysators, wie Kobalt, Nickel, Ruthenium, Palladium und Platin, die auf Kohle oder Silicagel als Träger aufgebracht sein können, · in 2-Pyrrolidinon übergeführt werden kann. Wenn jedoch versucht wird, das Verfahren in Abwesenheit von Ammoniak und unter relativ niederem Druck (beispielsweise von etwa 84,4 bis 105,5 a-t

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über Atmosphärendruck) durchzuführen, so sind Katalysatoren, wie Raney-Cobalt, Ruthenium auf Kohle, und Platin auf Kohle, nicht wirksam*

Erfindungogeinäß wurde dagegen ein wirksames Verfahren zum Herstellen von 2-Pyrrolidinon aus Succinimid aufgefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hydrierung "bei Temperaturen von etwa 225 "bis 275⁰C "bei einem relativ niederen Druck von etv/a 84,4 "bis 105,5 at über Atmosphärendruck (atü) in einem wässrigen System und in Gegenwart eines Palladiumkatalysators auf einem inerten Träger durchgeführt wird. ^

Zur Durchführung des erfindungsgeraäßen Verfahrens werden Succinimid, Wasser und der Katalysator in eine Reaktionskammer gebracht, die dann verschlossen und mit Wasserstoff bis zu einem Druck von etwa 35>15 at über Atmosphärendruck (500 p.s.i.g.) beschickt wird. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird dann auf etwa 225 bis 275°0 erhöht und der Wasserstoffdruck v/ird bei etwa 84,4 bis etwa 105,5 atü (1200 bis 1500 p.s.i.g.) gehalten, während das Reakti ons gemisch ständig durchmischt v/ird. Nach einer Dauer von etwa 0,5 bis 5 Stunden, vorzugsweise etwa 2 Stunden, wird das Erwärmen unterbrochen und die Reaktionsmasse abkühlen gelaasen, wonach sie gum Entfernen des Katalysators filtriert und einer Entspannungsdestillation unterworfen wird, um überschüssiges V/aaser und flüchtige Bestandteile zu entfernen. Eine anschließende Vakuumdestillation führt zu dem Produkt 2-Pyrrolidinon in guter Ausbeute,

Die Anteile der Reaktanten sind zwar nicht kritisch, es ist jedoch im allgemeinen wünschenswert, innerhalb bestimmter Bereiche

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zu arbeiten. Der verwendete Anteil an Succinimid wird so gewählt, daß unter den Reaktionsbedingungen eine v/es entliehe Menge in wässriger Lösung vorliegt, und im allgemeinen werden etwa 25 his etwa 100 Gewichtsteile Succinimid auf 100 Gewichtsteile Wasser eingesetzt. Als Katalysator wird Palladium auf einem inerten Träger, im allgemeinen etwa 5 Gew.$ Palladium, verwendet. Es ist jedoch auch ein Katalysator· geeignet, der irgendeinen beliebigen Gehalt von etwa 0,5 his 10 Gew.$ Palladium auf dem Träger aufweist. Die Menge des Trägerkatalysators, die für das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen verwendet wird, kann innerhalb eines weiten Bereiches schwanken, "beträgt im allgemeinen jedoch etwa 5 bis etwa 20 Gew.Teile auf 100 Gewichtsteile Succinimid.

Als Träger für den Palladiumkatalysator kann einer der üblichen Katalysatorträger verwendet werden, der unter den Reaktionsbedingungen inert ist. So eignen sich beispielsweise Träger wie Kohle, Aluminiumoxyd, Fullererde, Kieselgur, pulverisierter Bimsstein und Siliciumdioxyd. Bevorzugte Träger sind Kohle, Aluminiumoxyd und Kieselgur.

Y/ie bereits ausgeführt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren V/asserstoff unter einem Druck von im allgemeinen zwischen etwa 84,4 bis etwa 105,5 atü verwendet, der Druck kann jedoch auch im Bereich von etwa 70,3 atü bis 105,5 atü, vorzugsweise 70,3 bis 84,4 atü liegen. Die Reaktionsdauer beträgt im allgemeinen etwa 1 bis etwa 5 Stunden, vorzugsweise aber etwa 2 Stunden. Eine zu lange Reaktionsdauer sollte vermieden werden, well sonst die Neigung zu einer Ausbeuteverminderung besteht. Aus diesem Grund sollte die Reaktionsdauer 5 Stunden nicht überschreiten. In entsprechender Weise sollte die Reaktionstemperatur nicht unter etwa

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225⁰C oder über etwa 275°C liegen, da unter diesen Bedingungen die Neigung zu einer Ausbeuteverminderung besteht.

Die folgenden Beispiele werden gegeben, um die Erfindung weiter zu verdeutlichen.

Beispiel 1

Ein 1 1-Schüttelautoklav. aus rostfreiem Stahl wird mit 99 g (1 Mol) Succinimid, 250 ml Wasser, 10 g eines Katalysators aus 5 $ Palladium auf Kohle als Träger beschickt, der Autoklav wird

verschlossen und mit Wasserstoff bis zu einem Druck von etwa 35j15 atü (500 p.s.i.g.) beschickt. Der verschlossene Reaktionsraum wird dann auf etwa 225⁰C erhitzt und der Wasserstoffdruck wird bei einem Wert von 70,3 + 14 atü gehalten. Wach zwei Stunden wird die Reaktionsmasse abgekühlt, das Produkt filtriert und einer Entspannungsdestillation unterworfen, um überschüssiges Wasser und flüchtige Bestandteile zu entfernen. Das zurückbleibende Produkt wird danach im Vakuum destilliert, wobei 37 g oder 43,5 Mol$ 2-Pyrrolidinon erhalten werden.

Wenn dieses Beispiel mit anderen Materialien als Katalysatoren ) wiederholt wird, so erhält man im wesentlichen keine Ausbeute an 2-Pyrrolidinon. Dies ist in der folgenden Tabelle veranschaulicht.

Reduktion von Succinimid zu 2-Pyrrolidin

99 g Succinimid 250 ml Wasser

Katalysator Ausbeute an 2-Pyrrolidin, jo

5 i° Ruthenium auf Kohle 1

5 fo Platin auf Kohle 0

Raney-Kobalt (30 g) 0

58 £ Nickel auf Kieselgur (20 g) ₀

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Aus diesen Beispielen lsi; ersichtlich., daß die Herstellung von .2-Pyrrolidinon hochspezifisch ist und daß für das erfindungsgemäße Verfahren der Palladiumkatalysator erforderlich ist«

Beispiel 2

liach der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurden weitere Versuche unter verschiedenen Reaktionsbedingungen durchgeführt. Die Daten sind in der folgenden Tabelle angegeben:

Reduktion von Succlnimid zu 2-Pyrrolidion 99 g Succinimid; 250 ml HqO; 5 $> Pd auf Kohle als Katalysator Dauer Temp. Druck Katalysator Ausbeute an Pyrrolidinon (Std.) (⁰G) (atü) (g) (Mol/o)

(p.s.i.g.)

19,4 43,8 60

Wie aus den Daten dieser Beispiele ersichtlich ist, verläuft die Reaktion in bedeutendem Maß nur unter den Bedingungen einer Temperatur von etwa 225° bis 275°C und bei einem Druck von etwa 84,4 bis etwa 105,5 atü.

Beispiel 3

Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurden 49,5 g Succinirnjd und 5 g eines aus 5 Gew.'/ Palladium auf'Aluminiurnoxyd als Trüger bestehenden Katalysators in den Autoklaven e in^efünr t und die Reduktion wurde während 2 Stunden bei 275⁰C unter emeai Druck von 84,4 atii durchgeführt. Die Ausbeute an 2-Pyrroli.dinon.

betrug 6ü,7 HoL#. -6-

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BAD ORIGINAL

2	190	35,1	(500)	5
2	250	35,1	(500)	20
2	190	105,5	(1500)	20
2	250	105,5	(1500)	5
2	275	84,4	(1200)	10
2	300	84,4	(1200)	10

Claims

Patentansprüche

/i] Verfahren zur Herstellung von 2-Pyrrolidinon durch Reduktion ' von Succiniraid, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reduktion in einem wässrigen System in Gegenwart eines Palladium-Katalysators auf einem inerten Träger unter einem Wasserstoffdruck von etwa 84,4 "bis etwa 105,5 atü und bei einer Temperatur von etwa 225°C "bis 275°C durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Viasserstoffdruck von etwa 84,5 atü und eine Temperatur von etwa 275°C anwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Reaktionsdauer zwischen etwa einer und etwa 5 Stunden einhält.

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Palladium auf Kohle oder Aluminiumoxyd als Träger verwendet.

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