DE2609209A1 - Verfahren zur herstellung von 2-pyrrolidonen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 2-pyrrolidonen

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DE2609209A1
DE2609209A1 DE19762609209 DE2609209A DE2609209A1 DE 2609209 A1 DE2609209 A1 DE 2609209A1 DE 19762609209 DE19762609209 DE 19762609209 DE 2609209 A DE2609209 A DE 2609209A DE 2609209 A1 DE2609209 A1 DE 2609209A1
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Leonardus Hubertus Geurtis
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Stamicarbon BV
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00—Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/02—Preparation of lactams
    • C07D201/08—Preparation of lactams from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. hydroxy carboxylic acids, lactones or nitriles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pyrrole Compounds (AREA)

Description

ύ'. F. Zumstem sen. - Dr. E. Asemann 2609209
Dr. R. Koenigsfae <jer - Dipl. - Phys. R. Holzbauer DIpI. - Ing. H. Kfmgseise-n - Dr. F. Zumstein jiin.
Patentanwälte 8 München 2, Bräuhauastraie 4.
Kennzeichen. 2751
Verfahren zur Herstellung von 2-Fyrrolidonen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines substituierten oder nicht-substituierten 2-Pyrrolidons. Derartige Verbindungen können bei der Herstellung von Polyamiden, wie z.B. Hylon-4j und als Grundstoff für die Herstellung von (Poly)N-vinylporrolidon Anwendung finden.
Gemäss der deutschen Patentanmeldung 19230^3 kann 2-Pyrrolidon durch Hydrierung von Succinonitril (1,2-Dicyanoäthan) bei einer Temperatur von 80 bis 200 0C in Pyridin oder einem ähnlichen Lösungsmittel unter gleichzeitiger Bildung von 4-Aminobutyronitril und durch anschliessende Behandlung des Aminonitrile b'ei einer Temperatur van 200 bis 300 C mit Wasser oder mit einer wässerigen Ammoniaklösung hergestellt werden. Als Ausbeute wird in dieser Veröffentlichung J2% erwähnt. Bs wurde nunmehr gefunden, dass 2-Pyrrolidon mit einer höheren Ausbeute aus Succinonitril hergestellt werden kann und dass auch ein substituiertes Succinonitril mit einer guten Ausbeute in das entsprechende substituierte 2-Pyrrolidon umgesetzt werden kann.
609838/0963
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines substituierten oder nieht-substituierten 2-Pyrrolidons wird dadurch gekennzeichnet, dass man ein substituiertes oder nicht-substituiertes Succinonitril in der flüssigen Phase in Anwesenheit von Ammoniak bei einem partiellen Wasserstoffdruek von 1 bis 50 at einer Hydrierung unterzieht und das anfallende Reaktionsprodukt in der flüssigen. Phase bei erhöhter Temperatur mit Wasser behandelt.
Als Ausgangsprodukt kann ausser Succinonitril auch ein substituiertes Succinonitril verwendet werden» wie z.B. ein Succinonitril, dessen 2. und/oder 3. Stelle durch eine Alkylgruppe mit maximal 4 E°k3-enstoffatomen substituiert ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich innerhalb des genannten Druckbereichs von 1 — 50 at bei verschiedenen partiellen Wasserstoffdriicken ausführen. In der Praxis erweist sich ein partieller Wasserstoff druck zwischen 15 oe-Ü- 25 at als am besten geeignet. .
Der partielle Wasserstoffdruck wird während der Hydrierung vorzugsweise so geregelt, dass er ungefähr gleich bleibt.
Die Hydrierung lässt sich bei verschiedenen Temperaturen ausführen. Temperaturen von 80 bis 200 C, vorzugsweise von 100 bis 150 G, sind zum Ausführen der Hydrierung sehr gut geeignet.
Die bei der Hydrierung benötigte Ammoniakmenge kann schwanken. Es kann z.B. eine Menge von 0,5 Mol Ammoniak je Hol Succinonitril Anwendung finden. Anwendung von mehr als 10 Mol Ammoniak je Mol Succinonitril bietet praktisch keine Vorteile. Eine Menge von 5-6 Mol Ammoniak je Mol Succinonitril gibt ein sehr günstiges Ergebnis.
Die Hydrierung wird im allgemeinen in Anwesenheit eines inerten Lösimgsmittels ausgeführt; dafür kommen u.a. Pyridin, ein Pyrrolidon oder Toluol in Betracht. Als inertes Lösungsmittel wird vorzugsweise ein nicht mit Wasser mischbares Lösungsmittel, wie z.B. Toluol, verwendet, weil das Reaktionsgemisch dann nach der Hydrierung mit Wasser extrahiert, die organische Schicht zurückgewälzt und die Wasserschicht unmittelbar zur Hydrolyse— vorrichtung geführt werden kann.
609838/0963
Als Katalysator kann bei der Hydrierung jeder bekannter Hydrierungskatalysator, wie etwa Raney-Nickel, Raney-Kobalt, Palladium auf Kohle und Nickel auf Siliciumdioxid, in den für Hydrierungen üblichen Mengen verwendet werden.
Die Behandlung des bei der Hydrierung erhaltenen Reaktionsprodukts mit Wasser kann sowohl in An- wie in Abwesenheit von Ammoniak ausgeführt werden. Die Temperatur kann dabei verschieden gewählt werden, z.B. .zviischen.180.und 300 °C. Torzugsweise wird eine Temperatur innerhalb des Bereichs 200 - 250 °C gewählt, weil bei solchen Temperaturen eine gute Ausbeute bei einer ausreichend schnellen Reaktion und einem nicht allzu hohen Druck erzielt wird. Die zur genannten Behandlung verwendete Wassermenge beträgt im allgemeinen 1-20 Mol, vorzugsweise 5-15 Mol, je Mol Succinonitril. Das erfindungsgemässe Verfahren, das sowohl kontinuierlich wie chargenweise ausgeführt werden kann, wird in d.en nachstehenden Beispielen näher erläutert.
Beispiel I .
In einen mit einem Rührwerk und einem Heizmantel versehenen Autoklav werden 40 Gramm Succinonitril, 337 Gramm Pyridin und 50 Gramm Ammoniak eingeleitet. Der Autoklav wird auf eine Temperatur von 120 C gebracht; anschliessend werden mit Hilfe von Wasserstoff 60 Gramm Pyridin und 4 Gramm Raney-Nickel in den Autoklav gepresst und wird der partielle Wasserstoffdruck auf 20 at eingestellt.
Anschliessend wird das Rührwerk angelassen und setzt die Reaktion ein. Der partielle Wasserstoff druck wird während der Hydrierung auf 20 at gehalten, indem frischer Wasserstoff zugeführt wird.
Nach etwa 15 Minuten ist die Reaktion beendet und wird der Katalysator aus dem Reaktionsgemisch abfiltriert. Nach Abkühlung wird das FiI-trat zusammen mit 175 Gramm Wasser in ein Stahlrohr eingeleitet und zur Hydrolyse des Filtrats 2 Stunden lang auf 210 0C erhitzt.
Nach dieser Hydrolyse wird das erhaltene Reaktionsgemisch gaschromatographisch analysiert; er ziegt sich, dass kein Suecinonitril mehr vorhanden ist und dass sich 36,5 Gramm 2-Pyrrolidon, entsprechend 86% der theoretisch möglichen Ausbeute, gebildet haben.
609838/0963 .
Durch Destillation des erhaltenen Reaktionsgemisches bei 133 C und einem Druck von 12 mm Eg fallen 34?4 Gramm 2-Pyrrolidon mit einer Reinheit von 99% an.
Yergleichsbeispiel a
Beispiel I wird wiederholt, wobei diesmal jedoch kein Ammoniak beigegeben wird. Die gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches weist aus, dass das Gemisch 28,9 Gramm 2-Pyrrolidon enthält. Ausbeute 68%.
Yergleichsbeispiel b
Beispiel I wird mit diesem Unterschied wiederholt, dass der partielle Wasserstoffdruck auf 100 at eingestellt wird.
Gaschromatographische Analyse weist aus, dass sich im Reaktionsgemisch 26,0 Gramm 2-Pyrrolidon befinden. Ausbeute 61%. ·
Beispiel II
Beispiel I vird wiederholt, diesmal wird 'die hydrierung jedoch bei 100 0C ausgeführt und beträgt die Reaktionszeit 20 Minuten.
Gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches ergibt, dass die Ausbeute 35»6 Gramm 2-Pyrrolidon, entsprechend 79%» beträgt.
Beispiel III
Beispiel I wird wiederholt, diesmal wird die Hydrierung jedoch bei 140 0O ausgeführt und beträgt die Reaktionszeit 10 Minuten.
. Gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches weist aus, dass dies 33,2 Gramm 2-Pyrrolidon enthält. Ausbeute 78%·
Beispiel IV
Beispiel I wird wiederholt, diesmal wird jedoch von 47 Gramm ct-Methylsuccinonitril ausgegangen.
609838/0963
Das Reaktionsgemische, wird destlllativ aufgearbeitet und enthält 14,1 Gramm 4-Methylpyrrolidon~2 und 24,0 Gramm 5-Methylpyrrolidon-2. Die Gesamtausbeute beträgt 77% der theoretisch möglichen Ausbeute.
Beispiel Y
Beispiel I wird wiederholt, die Hydrierung wird jedoch mit Toluol als Lösungsmittel alisgeführt.
Gaschromatographische Analyse des Eeaktionsgemisehes weist aus, dass dies 55,5 S 2-Pyrrolidon enthält. Ausbeute 83%.
Beispiel YI
Beispiel I wird wiederholt, diesmal wird jedoch von 68 g <x-Isobutyl-succononitril (1,2~dicyano-4-methylpentan) ausgegangen.
Das Reaktionsgemisch wird destillativ aufbereitet und enthält 12,8 g 4-Isobuty!pyrrolidon~2 sowie AZ,9 S 5-Isobutylpyrrolidon-2. De Gesamtausbeute beträgt Ίψ/α der theoretisch möglichen Ausbeute.
609838/0963

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    \). Verfahren zur Herstellung eines substituierten oder nicht-substituierten 2-Pyrrolidons, dadurch gekennzeichnet, dass man ein substituiertes oder nicht-substituiertes Succinonitril in der flüssigen Phase in Anwesenheit von Ammoniak bei einem partiellen Wasserstoffdruck von 1 bis 50 at einer Hydrierung unterzieht und das anfallende Seaktionsprodukt in der flüssigen Phase bei erhöhter Temperatur mit Wasser behandelt.
  2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hydrierung bei einem partiellen Wasserstoffdruck von 15 bis 25 at ausführt.
  3. J. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hydrierung bei einem nahezu gleichbleibenden partiellen Wasserstoffdruck ausführt.
  4. 4· Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hydrierung bei einer Temperatur von 100 bis I50 °C ausführt.
  5. 5« Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4j dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Hydrierung ein nicht mit Wasser mischbares Lösungsmittel verwendet.
  6. 6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung mit Wasser bei einer Temperatur von 200 bis 250 C ausführt.
  7. 7. Ein substituiertes oder nicht-substituiertes 2-Pyrrolidon, erhalten unter Anwendung des Verfahrens gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.
    609838/0963
DE19762609209 1975-03-05 1976-03-05 Verfahren zur Herstellung von 2-Pyrrolidon Expired DE2609209C2 (de)

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