DE2733466A1 - Imidazole derivs. prodn. - by reacting 1,2-di:amine with carboxylic acid or dehydrogenating imidazoline in presence of zinc oxide - Google Patents

Imidazole derivs. prodn. - by reacting 1,2-di:amine with carboxylic acid or dehydrogenating imidazoline in presence of zinc oxide

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DE2733466A1 DE19772733466 DE2733466A DE2733466A1 DE 2733466 A1 DE2733466 A1 DE 2733466A1 DE 19772733466 DE19772733466 DE 19772733466 DE 2733466 A DE2733466 A DE 2733466A DE 2733466 A1 DE2733466 A1 DE 2733466A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D233/00Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members

Abstract

Prodn. of imidazoles of formula (I) comprises (a) reacting 1,2-diamines of formula (II) with carboxylic acids of formula (III) or (b) dehydrogenating 2-imidazolines of formula (IV), in either case by heating at 300-600 degrees C in the presence of zinc oxide or a mixt. of zinc oxide and aluminium oxide as catalyst: (R1 - R4 = H or an aliphatic, araliphatic, cycloaliphatic or aromatic residue). (I) are intermediates for dyes, plant protection agents, textile aids, polyurethane and epoxy resin catalysts, surfactants and pharmaceuticals (e.g. nitroimidazoles). They can also be used as catalysts for polymerisations and aldol condensations. (I) is obtd. in good yields and purity. The catalysts used are cheap and easily regenerated, and are not significantly poisoned after prolonged use.

Description

Verfahren zur Herstellung von ImidazolenProcess for the preparation of imidazoles

Zusatz zu Patentanmeldungen P 27 29 017.1 und P 27 28 976.5 Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Imidazolen durch Umsetzung von l-substituierten 2-Imidazolinen bei Temperaturen von 300 bis 6000C in Gegenwart von Zinkoxid oder einem Gemisch von Zinkoxid und Aluminiumoxid als Katalysatoren.Addition to patent applications P 27 29 017.1 and P 27 28 976.5 The invention relates to a new process for the preparation of imidazoles by reacting l-substituted 2-imidazolines at temperatures from 300 to 6000C in the presence of zinc oxide or a mixture of zinc oxide and aluminum oxide as catalysts.

Es ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 952 991 bekannt, daß man Alkylendiamine mit Carbonylverbindungen in Gegenwart eines Kupfer- und/oder Chrom-Katalysators bei 320 bis 6500C zu Imidazolen umsetzen kann. Wie alle Beispiele zeigen, muß zusätzlich Wasserstoff der Reaktion zugefUhrt werden; wieder verwertbare Nebenprodukte werden nicht erhalten.It is known from German Offenlegungsschrift 1 952 991 that one alkylenediamines with carbonyl compounds in the presence of a copper and / or Chromium catalyst can convert to imidazoles at 320 to 6500C. Like all examples show, additional hydrogen must be added to the reaction; recyclable By-products are not obtained.

Die US-Patentschrift 2 847 417 beschreibt die Herstellung von Imidazolen aus Alkylendiaminen und Carbonsäuren an Trägerkatalysatoren der Platinmetalle. Solche Katalysatoren sind teuer und werden durch bestimmte Stoffe wie Schwefel, Schwermetalle oder Halogenide leicht vergiftet. Edelmetallkatalysatoren verlangen aufwendige Herstellungsverfahren, um die gleichmäßige Wirksamkeit des Katalysators zu gewährleisten, sowie sehr reine Ausgangsstoffe, um die Wirkung des Katalysators nicht zu beeinträchtigen. Wie Beschreibung (Spalte 1, Zeilen 50 bis 70, Spalte 2, Zeilen 65 bis 70) und die Beispiele zeigen, wird auch bei diesem Verfahren zusätzlich Wasserstoff zugesetzt, um die Bildung teeriger Polymere und Ablagerungen auf dem Katalysator zu vermeiden und die Wirksamkeit des Katalysators so möglichst lange zu erhalten.U.S. Patent 2,847,417 describes the preparation of imidazoles from alkylenediamines and carboxylic acids on supported platinum metal catalysts. Such Catalysts are expensive and are made by certain substances like sulfur, heavy metals or halides easily poisoned. Noble metal catalysts require complex manufacturing processes, to ensure the uniform effectiveness of the catalyst, as well as very pure Starting materials so as not to impair the effectiveness of the catalyst. Like description (Column 1, lines 50 to 70, Column 2, lines 65 to 70) and the examples show In this process, too, hydrogen is added to promote the formation Avoid tarry polymers and deposits on the catalyst and increase the effectiveness of the catalyst as long as possible.

Es ist aus der russischen Patentschrift 201 418 bekannt, daß man 2-Methylimidazolin in Gegenwart eines Metallkatalysators und mit Diphenyloxid als Reaktionsmedium bei einer Temperatur von 180 bis 2300C zu 2-Methylimidazol dehydriert. Die Patentschrift zeigt in einem Beispiel, daß Mengen von 47 Gramm Ausgangsstoff umgesetzt werden. FUhrt man die Umsetzung in der flüssigen Phase im großtechnischen Maße durch, erhält man eine wesentlich geringere Ausbeute bis zu weniger als 60 % der Theorie. Ein erheblicher Anteil an Imidazol wird durch Dealkylierung gebildet, und zwar um so mehr, Je höher der Umsatz zu 2-Methylimidazol liegt. Das Verfahren ist daher im Hinblick auf Einsparung teuerer Lösungsmittel, gute Ausbeute und einfachen und wirtschaftlichen Betrieb unbefriedigend. Ein hoher Umsatz wäre andererseits erstrebenswert, weil so die destillative Abtrennung des unumgesetzten Imidazolins nicht mehr erforderlich ist.It is known from Russian patent specification 201 418 that 2-methylimidazoline in the presence of a metal catalyst and with diphenyl oxide as the reaction medium dehydrogenated to 2-methylimidazole at a temperature of 180 to 2300C. The patent specification shows in one example that amounts of 47 grams of starting material are converted. If you carry out the implementation in the liquid phase on an industrial scale Measures by, you get a much lower yield up to less than 60 % of theory. A significant proportion of imidazole is formed by dealkylation, and more so, the higher the conversion to 2-methylimidazole. The procedure is therefore in terms of saving expensive solvents, good yield and simple and economic operation unsatisfactory. On the other hand, there would be a high turnover Worth striving for, because so the separation of the unreacted imidazoline by distillation is no longer required.

Ein solcher Vorteil wäre besonders im Falle der Herstellung hochschmelzender Imidazole, z.B. des 1,2-Diphenylimidazols, von Bedeutung.Such an advantage would be particularly in the case of the manufacture of high melting points Imidazoles, e.g. of 1,2-diphenylimidazole, are of importance.

Gegenstand der Patentanmeldungen P 27 29 017.1 und P 27 28 976.5 ist ein Verfahren zur Herstellung von Imidazolen der Formel worin R1, R2 und R5 gleich oder verschieden sein können und Jeweils einen aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest oder ein Wasserstoffatom bedeuten, durch Umsetzung von 2-Imidazolinen der Formel worin R1, R2 und R5 die vorgenannte Bedeutung besitzen, bei einer Temperatur von 300 bis 60o0c in Gegenwart von Zinkoxid oder einem Gemisch von Zinkoxid und Aluminiumoxid als Katalysatoren.The subject of patent applications P 27 29 017.1 and P 27 28 976.5 is a process for the preparation of imidazoles of the formula where R1, R2 and R5 can be identical or different and each represent an aliphatic, araliphatic or aromatic radical or a hydrogen atom, by reaction of 2-imidazolines of the formula wherein R1, R2 and R5 have the aforementioned meaning at a temperature of 300 to 60o0c in the presence of zinc oxide or a mixture of zinc oxide and aluminum oxide as catalysts.

v r v n -Es wurde nun gefunden, daß sich das Verfahren dieser Patentanmeldungen zu einem Verfahren zur Herstellung von Imidazolen der Formel worin R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und Jeweils einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bezeichnen, R1, R2, R3 darüber hinaus auch ein Wasserstoffatom bedeuten können, weiter ausgestalten läßt, wenn man anstelle der Ausgangsstoffe III 2-Imidazoline der Formel worin R1, R2, R3 und R4 die vorgenannte Bedeutung besitzen, umsetzt.vrvn -It has now been found that the process of these patent applications results in a process for the preparation of imidazoles of the formula in which R1, R2, R3 and R4 can be identical or different and each denote an aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic radical, R1, R2, R3 can also denote a hydrogen atom, can be further developed if, instead of the starting materials III 2 -Imidazolines of the formula in which R1, R2, R3 and R4 are as defined above.

Die Umsetzung kann für den Fall der Verwendung von 1,2-Diphenylimidazolin durch die folgenden Formeln wiedergegeben werden: Im Vergleich zu den bekannten Verfahren liefert das Verfahren nach der Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege Imidazole in guter Ausbeute und Reinheit. Obwohl kein zusätzlicher Wasserstoff zugeftihrt wird, werden eine Bildung teeriger Polymere, Ablagerungen auf dem Katalysator und ein rascher Rückgang der Katalysatoraktivität nicht beobachtet. Ein Zusatz von Wasserstoff ist nicht notwendig noch zweckmäßig. Im Vergleich zu den Katalysatoren der bekannten Verfahren sind die erfindungsgemäßen Katalysatoren billiger, leichter regenerierbar und werden nicht in deutlichem Maße während einer längeren Betriebsdauer vergiftet. Gerade auch im großtechnischen Maßstab ist das Gesamtergebnis mit Bezug auf Umsatz und Ausbeute im Vergleich zum Stand der Technik besser. Alle diese vorteilhaften Eigenschaften sind im Hinblick auf den Stand der Technik überraschend.In the case of using 1,2-diphenylimidazoline, the reaction can be represented by the following formulas: Compared to the known processes, the process according to the invention provides imidazoles in a simpler and more economical way in good yield and purity. Although no additional hydrogen is added, formation of tarry polymers, deposits on the catalyst and a rapid decrease in catalyst activity are not observed. The addition of hydrogen is neither necessary nor expedient. Compared to the catalysts of the known processes, the catalysts according to the invention are cheaper, easier to regenerate and are not poisoned to a significant extent during a prolonged period of operation. Especially on an industrial scale, the overall result in terms of conversion and yield is better compared to the prior art. All of these advantageous properties are surprising in view of the prior art.

Bevorzugte Ausgangsstoffe IV und dementsprechend bevorzugte Endstoffe I sind solche, in deren Formeln R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und Jeweils einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Alkenylrest mit mehreren Doppelbindungen oder insbesondere einer Doppelbindung und mit 2 bis 18, vorzugsweise 3 bis 18, insbesondere 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylrest mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest bezeichnen, R1, R2, R3 darüber hinaus auch ein Wasserstoffatom bedeuten.Preferred starting materials IV and correspondingly preferred end materials I are those in whose formulas R1, R2, R3 and R4 can be identical or different and in each case an alkyl radical with 1 to 18 carbon atoms, in particular with 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl radical with several double bonds or in particular a double bond and with 2 to 18, preferably 3 to 18, in particular 4 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl radical with 5 to 7 carbon atoms, an aralkyl radical with 7 to 12 carbon atoms or a phenyl radical, R1, R2, R3 above also mean a hydrogen atom.

Die vorgenannten Reste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z.B. Alkylgruppen oder Alkoxygruppen mit Jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, substituiert sein.The abovementioned radicals can still be carried out under the reaction conditions inert groups, e.g. alkyl groups or alkoxy groups with 1 to 4 carbon atoms each, be substituted.

Als Ausgangsstoffe IV kommen z.B. in Frage In 2-Stellung, 4-Stellung oder 5-Stellung einfach oder in 2 dieser Stellungen gleich oder unterschiedlich zweifach oder in diesen 3 Stellungen gleich oder unterschiedlich dreifach durch die Methyl-, Athyl-, Allyl-, Crotyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, Pentyl-, sek.-Butyl-, tert. -Butyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Oleyl-, n-Undecen-(ll)-yl-(l)-, Nonyl-, Decyl-, Octadecyl-, Benzyl-, Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Toluyl-, Xylyl-, Naphthyl-, Methoxyphenyl-, Äthoxyphenyl-, Athylphenyl-, Dimethoxyphenyl-, Phenylgruppe substituierte l-Phenyl-2-imidazoline, unsubstituiertes l-Phenyl-2-imidazolin; homologe, in l-Stellung durch die Methyl-, Xthyl-, Allyl-, Crotyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, Pentyl-, sek.-Butyl-, tert.-Butyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Oleyl-, n-Undecen-(ll)-yl-(l)-, Nonyl-, Decyl-, Octadecyl-, Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Benzyl-, Toluyl-, Xylyl-, Naphthyl-, Methoxyphenyl-, Athoxyphenyl-, Äthylphenyl-, Dimethoxyphenylgruppe substituierte 2-Imidazoline.The starting materials IV are, for example, in the 2-position, 4-position or 5-position single or in 2 of these positions the same or different twice or in these 3 positions the same or differently three times the methyl, ethyl, allyl, crotyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, sec-butyl, tert. -Butyl-, hexyl-, heptyl-, octyl-, oleyl-, n-undecen- (ll) -yl- (l) -, Nonyl, decyl, octadecyl, benzyl, cyclohexyl, cyclopentyl, toluyl, xylyl, Naphthyl, methoxyphenyl, ethoxyphenyl, ethylphenyl, dimethoxyphenyl, phenyl group substituted l-phenyl-2-imidazoline, unsubstituted l-phenyl-2-imidazoline; homologous, in the l-position by the methyl, ethyl, allyl, crotyl, propyl, isopropyl, butyl, Isobutyl, Pentyl, sec-butyl, tert-butyl, hexyl, heptyl, Octyl-, oleyl-, n-undecen- (ll) -yl- (l) -, nonyl-, decyl-, octadecyl-, cyclohexyl-, Cyclopentyl, benzyl, toluyl, xylyl, naphthyl, methoxyphenyl, athoxyphenyl, Ethylphenyl, dimethoxyphenyl group substituted 2-imidazolines.

Die Umsetzung wird bei einer Temperatur von 300 bis 6000C, 0 0 zweckmäßig von 350 bis 500 C, vorzugsweise von 400 bis 480°C, drucklos oder unter Druck, zweckmäßig von 1 bis 50 bar, kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. In der Regel dient das Reaktionsgemisch auch als Lösungsmedium, gegebenenfalls können auch unter den Reaktionsbedingungen inerte, organische, zweckmäßig mit Wasser kein Azeotrop bildende Lösungsmittel, z.B. aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Petroläther oder Ligroin, verwendet werden. Unter den organischen Lösungsmitteln 0 sind solche mit einem Siedepunkt über 120 C, zweckmäßig über 1400C, z.B. entsprechende Benzinfraktionen von 120 bis l600c, bevorzugt.The reaction is expedient at a temperature of from 300 to 6000.degree. C. from 350 to 500 ° C., preferably from 400 to 480 ° C., without pressure or under pressure, expedient from 1 to 50 bar, carried out continuously or batchwise. Usually the reaction mixture also serves as a solution medium; The reaction conditions are inert, organic, expediently no azeotrope with water forming solvents, e.g. aliphatic hydrocarbons such as petroleum ether or Ligroin, can be used. Among the organic solvents 0 are those with a boiling point above 120 C, expediently above 1400 C, e.g. corresponding gasoline fractions from 120 to 1600c, preferred.

Als Katalysator wird Zinkoxid allein oder ein Gemisch von Zinkoxid und Aluminiumoxid, zweckmäßig in einem Verhältnis von Zink zu Aluminium wie 1 bis 50, vorzugsweise 8 bis 10 Grammatom Zink Je Grammatom Aluminium, und von 0,1 bis 1, vorzugsweise von 0,2 bis 0,4 Grammatom Zink Je Mol Ausgangsstoff IV verwendet.The catalyst used is zinc oxide alone or a mixture of zinc oxide and aluminum oxide, suitably in a ratio of zinc to aluminum such as 1 to 50, preferably 8 to 10 gram atom of zinc per gram atom of aluminum, and from 0.1 to 1, preferably from 0.2 to 0.4 gram atom of zinc per mole of starting material IV is used.

Als Aluminiumoxid kommen z.B. a- und t-Aluminiumoxide in Frage.A- and t-aluminum oxides, for example, can be used as aluminum oxide.

Man kann auch Zinkverbindungen, die unter den Reaktionsbedingungen Zinkoxid ergeben, verwenden, z.B. ein mit Zinkchlorid oder Zinksulfat imprägniertes Aluminiumoxid. Ebenfalls kommen anstelle von Aluminiumoxid auch dieses Oxid enthaltende Stoffe oder Stoffgemische in Betracht, z¢B Aluminiumsilikat, Magnesiumaluminiumsilikathydrat, Dimagnesiumaluminiumsilikathydrat, Natriumaluminiumsilikat, Calciumaluminiumsilikat, Fullererde, Tone, Bleicherden wie Bentonit, Bauxit, Bimsstein, Andalusit, Kaolin, Allophane, Zeolithe, Mullit, Korund, y-Tonerde, Hydrargillit, Böhmit.One can also use zinc compounds under the reaction conditions Zinc oxide, use e.g. one impregnated with zinc chloride or zinc sulphate Alumina. Instead of aluminum oxide, those containing this oxide are also used Substances or mixtures of substances into consideration, e.g. aluminum silicate, magnesium aluminum silicate hydrate, Dimagnesium aluminum silicate hydrate, sodium aluminum silicate, calcium aluminum silicate, Fuller's earth, clays, bleaching earths such as bentonite, bauxite, pumice stone, andalusite, kaolin, Allophanes, zeolites, mullite, corundum, y-alumina, hydrargillite, boehmite.

Der Katalysator kann trägerfrei sein oder auch auf einem Träger, vorteilhaft in einer Menge von 1 bis 18 Gewichtsprozent Katalysator, bezogen auf den Träger, aufgebracht sein. Ebenfalls können vorgenannte Aluminiumverbindungen gleichzeitig in Gestalt des darin enthaltenen A1203 als Katalysatorkomponente und für das Zinkoxid als Träger dienen. Als Träger kommen zweckmäßig in Frage Kieselsäureverbindungen wie Silikate, z.B. Montmorillonit, Floridaerde, Quarz, Asbest; gefällte Kieselsäure, Kieselgel, Kieselgur; Titandioxid, Zirkondioxid, Zinndioxid, Aktivkohle; Erdalkalisulrate oder Erdalkaliphosphat, z.B die Calcium- oder Bariumsalze; oder entsprechende Gemische vorgenannter Trägermaterialien. Die Herstellung der Trägerkatalysatoren wird nach den üblichen Verfahren, zoB durch Auftragen der Zinkverbindung und gegebenenfalls der Aluminiumverbindung auf den Träger, Trocknen und Calcinieren, beispielsweise zwischen 400 und 1 2000C in reduzierender, oxidierender oder inerter Atmosphäre, durchgeführt. Der Träger kann auch in seiner gewünschten geometrischen Form mit einer Lösung der Zinkverbindung allein bzw. der Zink- und Aluminiumverbindung, z.B. einer wäßrigen Lösung von Zinksulfat und gegebenenfalls Aluminiumsulfat, getränkt und getrocknet werden. Ebenfalls kann man das Trägermaterial mit der Zinkverbindung und gegebenenfalls der Aluminiumverbindung und Wasser verkneten, in die gewünschte Form bringen, trocknen und bei einer Temperatur von 400 bis 1 2000C calcinieren.The catalyst can be unsupported or, advantageously, on a support in an amount of 1 to 18 percent by weight of catalyst, based on the support, be upset. Also can the aforesaid aluminum compounds at the same time in the form of the A1203 contained therein as a catalyst component and serve as a carrier for the zinc oxide. Silica compounds are expediently suitable as carriers such as silicates, e.g., montmorillonite, Florida earth, quartz, asbestos; precipitated silica, Silica gel, kieselguhr; Titanium dioxide, zirconium dioxide, tin dioxide, activated carbon; Alkaline earth sulphate or alkaline earth phosphate, e.g. the calcium or barium salts; or corresponding mixtures the aforementioned carrier materials. The production of the supported catalysts is according to the usual procedures, e.g. by applying the zinc compound and, if necessary the aluminum compound on the support, drying and calcining, for example between 400 and 1200C in a reducing, oxidizing or inert atmosphere, carried out. The carrier can also be in its desired geometric shape a solution of the zinc compound alone or the zinc and aluminum compound, e.g. an aqueous solution of zinc sulfate and optionally aluminum sulfate, soaked and dried. You can also use the carrier material with the zinc compound and optionally knead the aluminum compound and water into the desired Shape, dry and calcine at a temperature of 400 to 1200C.

Die Teilchengröße der Katalysatoren beträgt vorzugsweise von 0,05 bis 7, insbesondere von 2 bis 4 Millimetern. Die Form kann beliebig, z.B. in Pillen-, Zylinder- oder Strangform, kugelförmig oder körnig, gewählt werden. Bevorzugt sind bei dem Katalysator auf Träger Porenvolumina von 0,05 bis 1 Milliliter Je Gramm, spezifische Oberflächen von 1 bis 300 Quadratmeter Je Gramm und Schüttgewichte von 0,4 bis 2,1 Gramm Je Milliliter.The particle size of the catalysts is preferably 0.05 to 7, in particular from 2 to 4 millimeters. The shape can be arbitrary, e.g. in pill, Cylindrical or strand shape, spherical or granular, can be selected. Are preferred pore volumes of 0.05 to 1 milliliter per gram for the supported catalyst, specific surface areas from 1 to 300 square meters per gram and bulk weights of 0.4 to 2.1 grams per milliliter.

Man kann auch mit Katalysator überzogene Rohre oder netzartige Träger verwenden.Catalyst-coated tubes or reticulated supports can also be used use.

Vorzugsweise werden die Katalysatoren allein oder auf dem Träger in Splitt- oder Kugelform in der Wirbelschicht eingesetzt, wobei zweckmäßig Katalysatorteilchen mit Korngrößen von 0,005 bis 3 mm, insbesondere von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,4 mm, verwendet werden. Die Schichthöhe des Katalysatorbettes im Wirbelzustand beträgt vorteilhart 30 bis 2 000, insbesondere 60 bis 80 Millimeter oder wird zweckmäßig so gewählt, daß sich Verweilzeiten der Ausgangsstoffe II in der Katalysatorschicht von 0,01 bis 20, vorzugsweise von 5 bis 10 Sekunden ergeben.The catalysts are preferably used alone or on the support in Split or spherical form used in the fluidized bed, with appropriate catalyst particles with grain sizes from 0.005 to 3 mm, in particular from 0.1 to 1 mm, preferably 0.2 up to 0.4 mm. The height of the catalyst bed in the Vortex condition is advantageously 30 to 2,000, in particular 60 to 80 millimeters, or is expedient chosen so that there are residence times of the starting materials II in the catalyst layer from 0.01 to 20, preferably from 5 to 10 seconds.

Bezüglich der Herstellung der Katalysatoren wird auf Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band 4/2, Seiten 142 ff und Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Band 9, Seiten 271 ff, verwiesen.With regard to the manufacture of the catalysts, reference is made to Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume 4/2, pages 142 ff and Ullmanns Encyklopadie der technical chemistry, Volume 9, pages 271 ff, referenced.

Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Der flüssige oder dampfförmige Ausgangsstoff IV, zweckmäßig im Gemisch mit Inertgasen, z.B. Stickstoff, werden bei der Reaktionstemperatur über den Katalysator bzw. Katalysator auf dem Träger in einem Festbett geleitet. Das aus dem Reaktor dampfförmig austretende Reaktionsgemisch wird gegebenenfalls dann in einem Zyklon entstaubt und in einer gekühlten Vorlage kondensiert. Durch fraktionierte Destillation wird zweckmäßig der Endstoff abgetrennt.The reaction can be carried out as follows: The liquid or vaporous starting material IV, expediently mixed with inert gases, e.g. nitrogen, are at the reaction temperature over the catalyst or catalyst on the Carrier passed in a fixed bed. The reaction mixture emerging in vapor form from the reactor is then dedusted if necessary in a cyclone and in a cooled receiver condensed. The end product is expediently separated off by fractional distillation.

Der Endstoff kann auch durch Umkristallisation oder Umfällung aus geeigneten Lösungsmitteln, z.B. mit Toluol, Dimethylformamid oder verdünnten Säuren, z.B. mit Ameisensäure, isoliert werden.The end product can also be obtained by recrystallization or reprecipitation suitable solvents, e.g. with toluene, dimethylformamide or dilute acids, e.g. with formic acid.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Ausgangsstoffe in einer Wirbelschicht bei der Reaktionstemperatur umgesetzt. Der Katalysator bzw. Katalysator auf Träger kann zweckmäßig durch Inertgas oder einem Gemisch von Ausgangsstoff IV und Inertgas als Wirbelschichtgas bei Normaldruck oder vermindertem oder erhöhtem Druck in einer Wirbelschicht gehalten werden. Entsprechend kann die Gesamtmenge oder eine Teilmenge an Ausgangsstoff IV getrennt von dem Wirbelschichtgas in den Wirbelschichtreaktor eingeleitet werden. Ausgangsstoff IV kann auch in einem beheizten Vorratsgefäß flüssig gehalten und in einen Verdampfer, der dem Wirbelschichtreaktor vorgeschaltet ist, dosiert werden. Gleichzeitig leitet man vorteilhaft einen schwachen Stickstoffstrom, zweckmäßig von 5 000 bis 50 000 Volumenteilen Stickstoff Je Stunde, durch den Verdampfer. Der verdampfte Ausgangsstoff IV wird zusammen mit dem Sticksoffstrom durch das Katalysatorbett geleitet. Zwar ist Wasserstofr in allen diesen Fällen als Inertgas verwendbar, zweckmäßiger wird aber, schon aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Sicherheit, Stickstoff verwendet. Die Konzentration des Ausgangsstoffs IV im Inertgas beträgt vorteilhaft 0,1 bis 50 Volumenprozent.In a preferred embodiment of the process, the starting materials implemented in a fluidized bed at the reaction temperature. The catalyst or Supported catalyst can advantageously be carried out by inert gas or a mixture of starting material IV and inert gas as fluidized bed gas at normal pressure or reduced or increased Pressure can be kept in a fluidized bed. The total amount can be accordingly or a partial amount of starting material IV separately from the fluidized bed gas in the Fluidized bed reactor are initiated. Starting material IV can also be heated in a Storage vessel kept liquid and in an evaporator, the fluidized bed reactor is upstream, be dosed. At the same time it is advantageous to lead a weak one Nitrogen flow, expediently from 5,000 to 50,000 parts by volume of nitrogen per hour, through the evaporator. The vaporized starting material IV is together with the nitrogen flow passed through the catalyst bed. Hydrogen is in all In these cases it can be used as an inert gas, but it is more expedient, if only for reasons of economy and safety, nitrogen is used. The concentration of the Starting material IV in the inert gas is advantageously 0.1 to 50 percent by volume.

Man kann das Verfahren nach der Erfindung in einem einfachen oder unterteilten, offenen oder geschlossenen Wirbelschichtsystem mit und ohne Fließstaubzirkulation durchführen. Bezüglich Reaktoren, Durchführung, Verfahrensvarianten und Reaktionsbedingungen des Wirbelschichtverfahrens wird auf Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Band 1, Seiten 916 ff, verwiesen. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt in vorgenannter Weise.One can use the method according to the invention in a simple or subdivided, open or closed fluidized bed system with and without flow dust circulation carry out. With regard to reactors, implementation, process variants and reaction conditions the fluidized bed process is referred to in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume 1, pages 916 ff. The reaction mixture is worked up in the aforementioned way.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Imidazole I sind wertvolle Ausgangsstoffe für die Herstellung von Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln, Textilhilfsmitteln, Katalysatoren für Polyurethane und Epoxidharze, oberflächenaktiven Mitteln und Pharmazeutika, z.B. den entsprechenden Nitroimidazolen. Imidazole I werden als Katalysatoren für Polymerisationsreaktionen und Aldolkondensationen verwendet. Bezüglich der Verwendung wird auf die vorgenannten Veröffentlichungen und Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Band 8, Seite 499, verwiesen.The imidazoles I which can be prepared by the process of the invention are valuable raw materials for the production of dyes, pesticides, Textile auxiliaries, catalysts for polyurethanes and epoxy resins, surface-active Agents and pharmaceuticals, e.g. the corresponding nitroimidazoles. Imidazoles I. are used as catalysts for polymerization reactions and aldol condensations. With regard to the use, reference is made to the aforementioned publications and Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume 8, page 499, referenced.

Die in den folgenden Beispielen aufgeführten Teile bedeuten Gewichtsteile. Die Gewichtsteile verhalten sich zu den Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.The parts listed in the following examples are parts by weight. The parts by weight relate to the parts by volume like the kilogram to the liter.

Beispiel 1 Aus einem beheizten Dosiergeräß werden stündlich 100 Teile geschmolzenes l-Phenylimidazolin in einen auf 3000C erhitzten, horizontalen Quarzverdampfer dosiert. Die Dämpfe werden zusammen mit stündlich 5 000 Volumenteilen N2 durch einen auf 4000C beheizten Wirbelschichtreaktor geleitet. Der Wirbelreaktor ist ein vertikal auf dem Verdampfer sitzendes, elektrisch beheiztes Quarzrohr, das nach unten mit einer eingeschmolzenen Quarzfritte abgeschlossen ist. Das Quarzrohr ist mit 200 Teilen eines Katalysators aus 90 Gewichtsprozent Zinkoxid und 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid (Korngröße 0,1 bis 0,3 mm) zur Hälfte gefüllt.Example 1 100 parts per hour are made from a heated metering device melted l-phenylimidazoline in a horizontal quartz evaporator heated to 3000C dosed. The vapors, along with 5,000 parts by volume of N2 per hour, are passed through a passed to 4000C heated fluidized bed reactor. The vortex reactor is a vertical one on top of the evaporator, electrically heated quartz tube that goes down with a fused quartz frit is complete. The quartz tube is with 200 Parts of a catalyst composed of 90 percent by weight zinc oxide and 10 percent by weight Alumina (Grain size 0.1 to 0.3 mm) half filled.

Die Verweilzeit in der Katalysatorzone im Wirbelzustand beträgt 3,5 Sekunden. Die Höhe der Katalysatorzone beträgt im Wirbelzustand 80 mm. Die den Reaktor verlassenden Dämpfe werden kondensiert und fraktioniert destilliert. Man erhält stündlich 69,5 Teile (76 % der Theorie, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff IV) l-Phenylimidazol vom Kp (2 mbar) 110 bis 1120C neben 7,3 Teilen nicht umgesetztem l-Phenylimidazolin vom Fp 45 0C. Der Umsatz beträgt 92,7 Prozent, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff IV. Die Ausbeute bleibt noch nach 72 Stunden Betrieb konstant.The residence time in the fluidized catalyst zone is 3.5 Seconds. The height of the catalyst zone in the fluidized state is 80 mm. The the reactor leaving vapors are condensed and fractionally distilled. You get 69.5 parts hourly (76% of theory, based on converted starting material IV) l-Phenylimidazole from bp (2 mbar) 110 to 1120C in addition to 7.3 parts of unreacted 1-phenylimidazoline with a melting point of 45 ° C. The conversion is 92.7 percent, based on converted Starting material IV. The yield remains constant even after 72 hours of operation.

Beispiel 2 100 Teile 1,2-Diphenylimidazolin und 50 000 Volumenteile Stickstoff werden stündlich durch den auf 5500C erhitzten Wirbelschichtreaktor geleitet. Man erhält analog Beispiel 1 stündlich 65 Teile (71,8 % der Theorie, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff IV) 1,2-Diphenylimidazol vom Fp 90°C; der Umsatz beträgt 91,3 Prozent, bezogen auf eingesetzten Ausgangsstoff IV.Example 2 100 parts of 1,2-diphenylimidazoline and 50,000 parts by volume Nitrogen are passed every hour through the fluidized bed reactor heated to 5500C. As in Example 1, 65 parts per hour are obtained (71.8% of theory, based on converted starting material IV) 1,2-diphenylimidazole of melting point 90 ° C .; the conversion is 91.3 percent, based on the starting material IV used.

Die Ausbeute bleibt noch nach 72 Stunden Betrieb konstant.The yield remains constant even after 72 hours of operation.

Beispiel 3 100 Teile l-Phenyl-2-p-tolyl-imidazolin und 50 000 Volumenteile Stickstoff werden stündlich durch den auf 3500 C erhitzten Wirbelschichtreaktor geleitet. Man erhält analog Beispiel 1 stUndlich 70,6 Teile (81,3 % der Theorie, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff IV) l-Phenyl-2-p-tolylimidazol vom Fp 1l90C. Der Y Umsatz beträgt 87,6 %, bezogen auf eingesetzten Ausgangsstoff IV.Example 3 100 parts of 1-phenyl-2-p-tolyl-imidazoline and 50,000 parts by volume The fluidized bed reactor heated to 3500 ° C. is displaced every hour directed. Analogously to Example 1, 70.6 parts per hour (81.3% of theory, based on converted starting material IV) l-phenyl-2-p-tolylimidazole of melting point 1190C. The Y conversion is 87.6%, based on the starting material IV used.

Die Ausbeute bleibt noch nach 72 Stunden Betrieb konstant.The yield remains constant even after 72 hours of operation.

Beispiel 4 100 Teile l-Phenyl-2-(3',4'-dimethylphenyl)-imidazol und 50 000 Volumenteile Stickstoff werden stündlich durch den auf 0 400 C erhitzten Wirbelschichtreaktor geleitet. Man erhält analog Beispiel 1 stündlich 66 Teile (77,5 % der Theorie, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff IV) l-Phenyl-2-(3',4'-dimethylphenyl)-imidazol vom Fp 146 bis 14700 (aus Äthylalkohol).Example 4 100 parts of 1-phenyl-2- (3 ', 4'-dimethylphenyl) imidazole and 50,000 parts by volume of nitrogen are heated hourly through the heated to 0 400 C. Fluidized bed reactor passed. As in Example 1, 66 parts (77.5 % of theory, based on reacted starting material IV) l-phenyl-2- (3 ', 4'-dimethylphenyl) imidazole from m.p. 146 to 14700 (from ethyl alcohol).

Der Umsatz beträgt 85,9 Prozent, bezogen auf eingesetzten Ausgangsstoff IV. Die Ausbeute bleibt noch nach 72 Stunden konstant.The conversion is 85.9 percent, based on the starting material used IV. The yield remains constant even after 72 hours.

Beispiel 5 100 Teile l-Phenyl-2-cyclohexylimidazolin und 50 000 Volumenteile Stickstoff werden stündlich durch den auf 35000 erhitzten Wirbelschichtreaktor geleitet. Man fraktioniert den Reaktoraustrag über eine Kolonne und erhält beim Kp0»1 1180C 77,5 Teile l-Phenyl-2-cyclohexylimidazol, entsprechend einer Ausbeute von 83,6 % der Theorie, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff IV.Example 5 100 parts of 1-phenyl-2-cyclohexylimidazoline and 50,000 parts by volume Nitrogen are passed every hour through the fluidized bed reactor heated to 35,000. The output from the reactor is fractionated via a column and obtained at a Kp0 >> 1180C 77.5 parts of l-phenyl-2-cyclohexylimidazole, corresponding to a yield of 83.6% of theory, based on converted starting material IV.

Der Umsatz beträgt 93,6 Prozent, bezogen auf eingesetzten Ausgangsstoff IV. Die Ausbeute bleibt noch nach 72 Stunden Betriebsdauer konstant.The conversion is 93.6 percent, based on the starting material used IV. The yield remains constant even after 72 hours of operation.

Claims (1)

Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Imidazolen der Formel Verrahren zur Herste worin R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und Jeweils einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bezeichnen, R1, R2, R3 darüber hinaus auch ein Wasserstoffatom bedeuten können, nach der Verfahrensweise zur Herstellung von Imidazolen der Formel worin R1 und R2 die vorgenannte Bedeutung besitzen und R5 ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bedeutet, durch Umsetzung von 2-Imidazolinen der Formel worin R1, R2 und R5 die vorgenannte Bedeutung besitzen, bei einer Temperatur von 300 bis 6000C in Gegenwart von Zinkoxid oder einem Gemisch von Zinkoxid und Aluminiumoxid als Katalysatoren umsetzt, nach Patentanmeldung P 27 29 017.1 und P 27 28 976.5, dadurch gekennzeichnet, daß man anstelle der Ausgangsstoffe III 2-Imidazoline der Formel worin R1, R2, R3 und R4 die vorgenannte Bedeutung besitzen, umsetzt.Process for the production of imidazoles of the formula Verrahren zur Herste wherein R1, R2, R3 and R4 can be identical or different and each denote an aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic radical, R1, R2, R3 can also denote a hydrogen atom, according to the procedure for the preparation of imidazoles of the formula where R1 and R2 have the abovementioned meaning and R5 denotes a hydrogen atom, an aliphatic, araliphatic or aromatic radical, by reaction of 2-imidazolines of the formula wherein R1, R2 and R5 have the aforementioned meaning, reacted at a temperature of 300 to 6000C in the presence of zinc oxide or a mixture of zinc oxide and aluminum oxide as catalysts, according to patent application P 27 29 017.1 and P 27 28 976.5, characterized in that one instead of the starting materials III 2-imidazolines of the formula in which R1, R2, R3 and R4 are as defined above.
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