DE2612391A1

DE2612391A1 - Verfahren zur herstellung von 5-acetoacetylaminobenzimidazolon

Info

Publication number: DE2612391A1
Application number: DE19762612391
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Chem Dr Heise; Bernd Dipl Chem Dr Leibmann; Dieter Dipl Chem Dr Moerler; Eberhard Dipl Chem Dr Ritter; Wilfried Dipl Chem Dr Sahm
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1977-10-06
Also published as: JPS6014031B2; CH629193A5; JPS52116467A; US4153798A; GB1541970A; FR2345434B1; FR2345434A1; DE2612391C2; BE852850A

Description

Verfahren zur Herstellung von 5-Acetoacety!aminobenzimidazole»!

Es v/urde bex-eits ein Verfahren zur Herstellung von 5~Acetoacetyl~ amiriobenzimidazolon-(2) durch Umsetzung von 5~Aminobenzimidazolon (2) mit Diketen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das 5-Aiaiiiobenzimidazolon~(2) in Form eines Salzes einer Säure mit eineau pKa-Wert von 1 bis 7 in wäßriger Lösung eingesetzt wird (Patentanmeldung P 25 18 922.4). Diese Arbeitsweise liefert zwar ein qualitativ hochwertiges Reaktionsprodukt, ist jedoch verfahrenstechnisch noch unbefriedigend. Da infolge einer Konkurrenzreaktion aus Diketen und heißem Wasser Kohlendioxid entsteht, kommt es nämlich bei dem sehr schnellen Diketen-Einlauf zu einer momentanen heftigen Kohlendioxidentwicklung, verbunden mit einem starkem Schäumen des Reaktionsgeraisches und Aufrahmen des Eeaktionsproduktes. Das hat zur Folge, daß

1. aus sicherheitstechnischen Gx-ünden nur relativ kleine Ansätze durchgeführt werden können,

2. zur Aufnahme des Schaumvolumens unverhältnismäßig große Reaktionsgefäße notwendig sind und

3. die Reinigung des Abgasstoßes einen hohen technischen Aufwand erfordert.

Es wurde nun gefunden, daß man 5-Acetoacetyl-aminobenzimidazolon~ (2) in ausgezeichneter Qualität und ohne die oben aufgezählten Nachteile erhält, wenn die Diketenisierung der heißen wäßrigen Lösung von 5-Aminobenz,imidazolon-(2) oder eines seiner Salze kontinuierlich durchgeführt wird.

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Im folgenden werden zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung

beschrieben:

Die Reaktionskomponenten Diketen und wäßrige 5-Aminobenziraidazolcn- oder 5-Aniinobenzimidazolonsalzlösung werden gleichzeitig und kontinuierlich in einen Reaktor eingespeist und gut durchmischt. In dem Maße, wie die Reaktionskomponenten zugeführt werden, wird dem Reaktionsgemisch eine Teilmenge, in der das Reaktionsprodukte kristallin suspendiert vorliegt, entzogen. Die Isolierung des kristallinen Endproduktes kann anschließend diskontinuierlich oder auch vorteilhaft kontinuierlich erfolgen.

Als Reaktor eignen sich vorzugsweise Rührgefäße aus inerten Merkstoffen wie z.B. Glas, Enail oder Edelstahl, die mit wirksamen Rührern ausgestattet ε;ίηϋ.. Die Zuführung der Real"tionskai.;j:-on.enten kann auf verschiedene Weise erfolgen: Ein bevorzugtes Vorfahren ist es, die Lösung der /ι us gangs base durch einenBodenstutr.en und das Diketen durch einen Deckelstutsen einlaufen zu lassen. Die Produktentnähme erfolgt in einfacher Weise durch Überlauf der Reaktionssuspension dm* cn einen Seitenstutzen..

Er können aber auch beide Komponenten vom Boden oder vom J3eckel des Gefäßes - getrennt oder schon gemischt, unter oder auf die FlüQsigkeitsobsrflache - gegeben werden. Ebenso kann nie Produktentnähme vorn Bodenauslauf her über einen Syphor·, oder von Deckt-; her mittels einer Tauchpumpe erfolgen.

Gute Ergebnisse erhält man auch im Strömungsrohr^ vorzugsweise mit Einbauten., die als statische Mischer ausgebildet sind. Hierbei werden die beiden Flüssigkeitsströme durch konzentrisch angeordnete Rohre in das Strömungsrohr eingedüst, wobei vorzugsweise durch das innere Rohr Diketen zufließt, während die auf Reaktionstemper at ur gehaltene Lösung der Aus gangsbase durch den Ringspalt zugeführt wird. Das Strömungsrohr enthält zweckmäßig soviele Mischelemente, daß eine vollständige Durchraischurig der Realctanten gewährleistet ist. Es ist als Doppalmantelrohr ausgeführt und kann daher bei Bedarf gebeizt oder gekühlt werden.

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Ebenso eignet sich ein Kreislaufreaktor, d.h. ein Strömungsrohr ohne Einbauten mit Zwangsumlauf. Im einfachsten Fall kann man ein aus Rohren gebildetes stehendes Rechteck verwenden, bei dem die beiden senkrechten Rohrstrecken als Wärmetauscher gebaut sind, so daß geheizt bzw. gekühlt werden kann. Das untere waagrechte Verbindungsrohr enthält die Baseneinspeisung und die Kreiselpumpe, durch die das Diketen eingebracht wird. Das obere waagrechte Rohrstück ist mit einer Entgasungsleitung und dem Auslauf versehen. Die Zudosierung der heißen Basenlösung erfolgt, in Ströraungsrichtung betrachtet, vor der Pumpe, in der die Vermischung mit Diketen stattfindet.

Die Diketenisierung kann auch in einer Kreiselpumpe als Mischerteil und einem nachgeschalteten Reaktionsrohr mit Druckhalteventil durchgeführt werden.

Bei dieser Ausführung werden die Reaktantenströme axial in die schneilaufende Kreiselpumpe eindosiert. Das an den Pumpenausgang angeflanschte Rohr ist am freien Ende mit einem regelbaren Druckhalteventil versehen, so daß die Suspension durch einen Überdruck von 5-6 bar am Ausgasen gehindert wird. Hinter dem Druckhalteventil wird in den Nachrührkessel entspannt.

Die Dosierung der Reaktionskomponenten erfolgt über geeignete Durchflußzähler wie z.B. Rotameter oder mittels Dosierpumpen, um ein genaues, gleichbleibendes Mischungsverhältnis zu gewährleisten.

Die kontinuierliche Diketenisierung wird mit äquivalenten Mengen der Reaktionspartner oder bevorzugt mit einem leichten Diketenüberschuß (ca. 5-10 Mol-%) durchgeführt. Die Überprüfung des Basenunter- oder -Überschusses kann kontinuierlich potentiometrisch erfolgen.

Die Durchsatzgeschwindigkeit kann je nach Anforderung und in Abhängigkeit von der Apparategröße schwanken. Ein mittlerer Durchsatz von 0,25 bis 1 kMol/h kann leicht realisiert werden.

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Bei den Lös lichkeits Verhältnissen der Ausgangs base bzw. ihrer Salze in Wasser bedeutet dieser Durchsatz Durchflußgeschwindigkeit en von ca. 1000 bis 4000 l/h.

Die Reaktion kann hei Temperaturen zwischen etwa 30 und IOD C durchgeführt werden. Bevorzugt ist der Temperaturbereich zwischen etwa 60 und 90°C.

Die Temperatur der eindosierten 5~AniinobeBZimidazolonlösung beträgt zv/eckmäßig etwa 80 bis 100⁰C, um möglichst hohe Basenkonzentrationen durchsetzen zu können. Die Teaiperaturregulierung erfolgt entweder durch Flächenkühlung oder -heizung (z.B. Manteloder Schlangenkühlung) oder aber bevorzugt durch Zudosierung von entsprechend temperiertem Wasser. Da die Basenlösung zweckmäßig heiß eindosiert wird und außerdem noch Reaktionswärme abgeführt werden muß, wird die Temperaturregulierung in der Regel mit einer entsprechenden Menge kaltem Wasser durchgeführt.

Zur Erreichung einer guten Qualität des Reaktionsproduktes hat es sich als günstig erwiesen, die Reaktionssuspension nicht gleich abzuschrecken, sondern noch eine Zeit lang bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise etwa bei 60 bis 80°C, zu belassen. Auf diese Weise kann das 5-Acetoacetylaniinobenzimidazolon in einer kristallisierten, gegenüber dem diskontinuierlichen Verfahren höher konzentrierten Form isoliert werden.

Auch bei der geschilderten Arbeitsweise kommt es zu einer Kohlendioxidentwicklung. Diese ist jedoch wegen der gleichbleibenden Konzentration der Reaktionspartner im Reaktor deutlich geringer als bei der diskontinuierlichen Reaktionsweise. Außerdem verteilt sich die Gasentwicklung auf einen wesentlich längeren Zeitraum. Schaum oder ein Aufrahmen des Produkts werden im Kontinuum nicht beobachtet. Die Abluftreinigung kann ohne Aufwand in einer klein dimensionierten Natronlauge-Wäsche erfolgen.

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Gleichzeitig kann infolge der geringeren Nebenreaktion mit V/asser die Diketen-Menge gegenüber dem diskontinuierlichen Verfahren reduziert werden.

Kin wesnntiJ.'Cher wirtschaftlicher Vorteil resultiert auch aus der Möglichkeit, hohe Produktmengen in kleinen Reakt ions voluniina durchsetzen zu können. Letzteres garantiert zusätzlich ein
hohes Maß an Arbeitssicherheit.

Sofern Salze des 5-Aminobenzimidazolon-(2) eingesetzt werden, kommen hierfür in erster Linie die in der Patentanmeldung
P 25 18 922.4 genannten Säuren in Betracht.

In den folgenden Beispielen wurde technisch-reines Diketen (ca. 96 %ig> eingesetzt.

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Beispiele

Durch den Bodenstutzen eines 80 1 Glaskessels läßt man unter Rühren eine 90°C heiße geklärte Lösung von 150 kg 5-Aminobenzimidazolon in 4200 1 Wasser mit einer Geschwindigkeit von 2100 l/h einlaufen. Gleichzeitig dosiex't man durch einen Deckelstutzen Diketen mit einer Geschwindigkeit von 50 l/h hinzu. Es bildet sich augenblicklich ein farbloser Niederschlag von 5-Acetoacetylaminobenzimidazolon, Die auf diese Weise entstehende Suspension läuft durch einen Seitenstutzen, der das Reaktions-

volumen auf 40 1 begrenzt, in einen 8 m Edelstahl-Rührwerksbehälter, in dem 1000 1 Wasser von 80°C vorgelegt wurden. Die Reaktionstemperatur im Glasgefäß wird durch Einsprühen von 5°C kaltem Wasser durch einen Sprühring auf die Suspensionsoberfläche zwischen 80 und 85°C gehalten (Viassermenge ca. 500 600 l/h). Nach beendigter Reaktion kühlt man das Reaktionsgemisch auf 40°C ab und isoliert das 5-Acetoacet.ylaminobenzimidazolon auf einem geeigneten Filter.

Man erhält so 550 kg ca. 40 %iges Reaktionsprodukt, das ohne weitere Reinigungsstufe direkt zur Pigmentsynthese verwendet werden kann.

In der Abluft können nach der Reinigung in der nachfolgend beschriebenen Waschkolonne keine luftfremden Bestandteile mehr nachgewiesen werden,
Fußgefäß: 1 m , Waschturm: Höhe 2,50 m, NW. 150 nm, Füllung Raschig-Ringe, Waschflüssigkeit ca. 20 proz. wäßrige Natron-

3 lauge, Urapumpgeschwindigkelt 5 m /h.

Ähnlich gute Ergebnisse erhält man, wenn man die in der Tabelle beschriebenen Reaktionsbedingungen wählt, oder die Reaktion anstatt im Rührgefäß in einem Strömungsrohr mit Einbauten, im Kreislaufreaktor mit Zwangsumpumpen oder in einer Kreiselpumpe mit nachgeschaltetem Reaktionsrohr und Druckhalteventil durchführt .

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Tabelle

lfd. Nr.	Ausgangsprodukt	Konzentration d.Atisgangs- ■oroduktes *(kff/4200 1)	Einlauf geschwindig keit (l/h)	, Diketen- Einlauf (l/h)	Reaktions- temt)eratur (⁰C)	j. (leg)	Ausbeute Pro z. Geh.	% d.Th.
1b)	5~Amino-benzimldazolon	150	4000	100	80 - 85	610	34	89
1o)	1»	150	1000	?*	QZ	430	49	90
1d)	Il	150	2000	50	60	580	35	87
1e)	It	150	2000	50	94	520	40	89
1f)	Di-(5-aminobenzimidazolon)- natriumphosphat	225*	2000	75	80 - 85	710	43	67
1g)	5-Amino-benzimidazolon- acetat	225*	2000	75	80 - 85	700	44	88
1h)	It	300*	2000	100	80 - 85	950	44	OJ
1i)	It	300*	1000	50	8:5	930	46	92
13)	It	225*	2000	75	60	860	36.	I 88

*) berechnet auf 5-Aminobenziraidazolon

CO

OO

*■-

ro

CO

N) CO

Claims

Patentansprüche :

Verfahren sur Herstellung von S-Acetoacetylamino-benzimidazolcn"(2) aus 5--AruiiiGbensiiuiää2;öluii-(2) u/m DikeLen in na-is dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von 5-A;ninobenzimid~ azolon-(2) oder eines seiner Salze in Wasser kontinuierlich mit Diketen umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diketen Im Überschuß eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein 5 bis 10-molprozentiger Diketenüberschuß eiiigeha] ten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur etwa 30 bis ICX)⁰C beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsteinperatur etwa 60 bis 90 C beträgt.

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