Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
N-Alkyläthylendiaminen, wobei die Alkylgruppe von 3 bis 6
Kohlenstoffatome aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.
Ein derartiges Verfahren ist in Houben-Weyl, "Methoden der
organischen Chemie", Bd. XI-1 (1957), SS. 24-26, beschrieben.
Es ist bekannt, bei der Aufarbeitung des Reaktionsgemischs
eine azeotrope Destillation durchzuführen, wobei aliphatische
Lösungsmittel als Schleppmittel zugesetzt werden (DE-AS
11 29 160, 11 30 814, 24 55 678 und 19 62 285, DE-PS
24 10 330 und SU-PS 5 71 480).
Bei den bekannten Verfahren fällt das angestrebte Produkt
mit geringer Selektivität an. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemischs
ist umständlich und liefert ein Produkt geringer
Reinheit. Die Produktivität der bekannten Verfahren
ist daher unbefriedigend.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung von N-Alkyläthylendiaminen, wobei die Alkylgruppe
von 3 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, durch Umsetzung
von Äthylendiamin mit einem entsprechenden Alkylhalogenid
zu schaffen, welches bei hoher Ausbeute und hoher
Produktivität sowie einfacher Verfahrensführung zu
einem Produkt hoher Reinheit führt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch
gekennzeichnete Verfahren gelöst.
Vorzugsweise wird die Umsetzung zwischen dem Alkylhalogenid
und dem EDA bei etwa 25-50°C in Anwesenheit von etwa 0-30 Gew.-%
Wasser und bei einem Molverhältnis von EDA zu Alkylhalogenid
von etwa 2-5 : 1 durchgeführt. Das erhaltene
Reaktionsgemisch wird sodann mit wäßriger Natriumhydroxidlösung
kontaktiert und die organische Schicht wird mit
etwa 0,02 bis 20 Gew.-% des Kohlenwasserstofflösungsmittels
verdünnt, bevor man die Destillation durchführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch zusätzliche Stufen
modifiziert werden, und zwar durch
- (1) Rückgewinnung des
wäßrigen EDA aus dem azeotropen Destillat und Rückführung
desselben,
- (2) Rückgewinnung und Rückführung des Kohlenwasserstofflösungsmittels
und
- (3) Kontaktierung der abgetrennten
alkalisierten wäßrigen Schicht mit etwa 10 bis 100 Gew.-% des
Kohlenwasserstofflösungsmittels bezogen auf das Gewicht der
organischen Schicht, Abtrennung der extrahierten wäßrigen
Schicht und Verdünnung der organischen Schicht mit dem Kohlenwasserstoff-Extrakt
vor Durchführung der azeotropen fraktionierten
Destillation.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernung von
Wasser und/oder EDA aus N-Alkyläthylendiamin
wird eines der im Anspruch angegebenen Kohlenwasserstofflösungsmittel
zugesetzt, worauf man das Wasser und/oder das EDA azeotrop
fraktioniert abdestilliert, gefolgt von einer fraktionierten
Destillation zur Entfernung des restlichen Kohlenwasserstofflösungsmittels
und zur Gewinnung von wasserfreiem und/oder von
EDA-freiem N-Alkyläthylendiamin. Das erfindungsgemäße Verfahren
hat gegenüber den herkömmlichen Verfahren den Vorteil, daß
- (1) das Endprodukt eine Reinheit von mehr als etwa 99% aufweist
und
- (2) hohe Ausbeuten bei hoher Produktivität erzielt
werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Verfahrensalternative zur
Herstellung von N-Alkyläthylendiamin mit einer Reinheit von
etwa 99% wird
- (a) Alkylhalogenid und
EDA bei einem Molverhältnis von EDA zu Alkylhalogenid von
etwa 1-20 : 1 bei einer Temperatur von etwa -10 bis
etwa 120°C unter wasserfreien Bedingungen umgesetzt, wobei
man ein Alkylierungsreaktionsgemisch erhält, worauf man
- (b) dieses mit etwa 0,02-30 Gew.-% eines der im Anspruch angegebenen
Kohlenwasserstofflösungsmittel, bezogen auf das Gewicht des
Alkylierungs-Reaktionsgemisches versetzt und
- (c) eine Mischung
von EDA und dem Kohlenwasserstofflösungsmittel fraktioniert
abdestilliert unter im wesentlichen vollständiger Entfernung
des EDA vom erhaltenen Reaktionsgemisch, worauf man
- (d) das erhaltene Reaktionsgemisch durch Kontaktierung mit
mindestens 0,9 Mol-Äquivalenten eines geeigneten Alkalisierungsmittels
pro Mol des Alkylhalogenids neutralisiert unter Bildung
einer Aufschlämmung eines Alkalihalogenid-Niederschlags;
worauf man
- (e) das Alkalihalogenid von der Aufschlämmung abtrennt
und die gebildete Mutterlauge abtrennt und
- (f) das
abgetrennte Alkalihalogenid mit dem Kohlenwasserstofflösungsmittel
wäscht und
- (g) die vereinigte Menge der Mutterlauge der Stufe
(e) und der abgetrennten Kohlenwasserstoff-Waschflüssigkeit
der Stufe (f) azeotrop fraktioniert destilliert unter Entfernung
von im wesentlichen der gesamten Wassermenge und des restlichen
EDA aus dem erhaltenen Gemisch, worauf man
- (h) das erhaltene
Reaktionsgemisch zur Entfernung des restlichen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels
fraktioniert destilliert und das N-Alkyläthylendiamin
zurückgewinnt.
EDA wird entweder in Form einer wasserfreien Flüssigkeit oder
in wasserhaltiger Form eingesetzt und in einem geeigneten Reaktionsgefäß
unter Rühren mit einem Alkylhalogenid, vorzugsweise
einem Alkylchlorid vermischt, wobei man das Reaktionsgemisch
auf einer Temperatur von etwa -10 bis etwa 120°C hält
(vorzugsweise auf etwa 25 bis 50°C), und zwar über eine
Zeitdauer von etwa 5 bis 15 h (vorzugsweise etwa 7-9 h), wobei
das Molverhältnis von EDA zu Alkylhalogenid etwa 1 bis 20 : 1
(vorzugsweise etwa 2 bis 5 : 1) beträgt. Man erhält dabei ein
Reaktionsgemisch mit einem Gehalt von etwa 0 bis 50 Gew.-% Wasser
(vorzugsweise etwa 0 bis 30%). Geeignete Alkylhalogenide
sind Propylchlorid, Isopropylchlorid, Butylchlorid, Pentylchlorid,
1-Hexylchlorid und 3-Hexylchlorid. Die Gesamtverweilzeit
im Reaktionsgefäß hängt ab von der angewendeten Temperatur,
wobei kürzere Verweilzeiten bei höheren Temperaturen gewählt
werden.
Die Reaktionsmischung wird heftig mit einer wäßrigen Lösung
eines Alkalisierungsmittels in Berührung gebracht unter Bildung
eines Gemisches, welches aus einer organischen Schicht, einer
wäßrigen Schicht und einem Alkalihalogenid besteht. Man wendet
eine genügende Menge des Alkalisierungsmittels an, so daß der
pH der wäßrigen Schicht nicht unter etwa 7, vorzugsweise nicht
unter etwa 8 gelangt und eine wäßrige Schicht gebildet wird.
Geeignete Alkalisierungsmittel sind Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid,
welche entweder alleine oder im Gemisch eingesetzt
werden können. Als bevorzugtes Alkalisierungsmittel verwendet
man etwa eine 50%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung.
Die organische Schicht wird vom Alkalihalogenid und der
wäßrigen Schicht abgetrennt, und zwar durch Phasentrennung
oder dadurch, daß man das Alkalihalogenid zunächst durch Filtrieren
oder Zentrifugieren abtrennt und dann erst eine Phasentrennung
durchführt. Die organische Schicht enthält N-Alkyläthylendiamin,
nicht umgesetztes EDA und höhere Alkylierungsprodukte,
wie N,N′-Dialkyläthylendiamin, N,N-Dialkyläthylendiamin,
N,N,N′-Trialkyläthylendiamin und N,N,N′,N′-Tetraalkyläthylendiamin.
Die organische Schicht wird sodann mit etwa
0,02-100 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,02-20 Gew.-% eines geeigneten
Kohlenwasserstofflösungsmittels, bezogen auf das
Gewicht der organischen Schicht verdünnt.
Vorzugsweise wird die abgetrennte wäßrige Schicht mit
etwa 10 bis 100 Gew.-% und vorzugsweise etwa 10 bis 20 Gew.-%
des geeigneten Kohlenwasserstofflösungsmittels, bezogen auf
das Gewicht der organischen Schicht extrahiert, worauf man
das Zweiphasen-Gemisch absitzen läßt. Die extrahierte wäßrige
Schicht wird sodann abgetrennt und der Kohlenwasserstofflösungsmittelextrakt
wird verwendet, um die zuvor erwähnte
organische Schicht zu verdünnen.
Der Ausdruck "geeignetes Kohlenwasserstofflösungsmittel"
betrifft ein Kohlenwasserstofflösungsmittel, welches ein
Azeotrop mit Wasser und/oder mit EDA bildet, und zwar unterhalb
des Siedepunktes des als Produkt gebildeten N-Alkyläthylendiamins.
Nach der Kondensation des Azeotrops sollen Wasser
und/oder EDA vom Kohlenwasserstoff abtrennbar sein ohne
Einschluß beträchtlicher Mengen N-Alkyläthylendiamin. Geeignete
Kohlenwasserstofflösungsmittel sind n-Heptan, Isooctan,
Cyclohexan, n-Hexan, Methylcyclohexan und n-Pentan.
n-Heptan ist das bevorzugte Kohlenwasserstofflösungsmittel.
Die verdünnte organische Schicht wird sodann zum Sieden erhitzt
und über eine Destillationssäule azeotrop fraktioniert
destilliert, wobei restliches EDA und Wasser übergehen. Man
läßt das Destillat absitzen, wobei sich eine untere EDA-Wasser-Schicht
abscheiden kann. Diese wird zum Alkylierungsgefäß
zurückgeführt. Die obere Kohlenwasserstoffschicht kann zur
Destillationskolonne zurückgeführt werden, bis man wasserfreies
und von EDA freies N-Alkyläthylendiamin erhält oder
die obere Kohlenwasserstoffschicht kann in einem Gefäß für die
Extraktion der ursprünglichen wäßrigen Schicht überführt
werden.
Das zurückbleibende, von EDA freie Reaktionsgemisch, welches
N-Alkyläthylendiamin, höher alkylierte Äthylendiamine und
das Kohlenwasserstofflösungsmittel enthält, wird nun
fraktioniert destilliert, wobei man eine Fraktionierkolonne
mit einer genügenden Anzahl theoretischer Böden verwendet.
Dabei wird das Kohlenwasserstofflösungsmittel vom N-Alkyläthylendiamin
abgetrennt. Man kann z. B. eine Kolonne mit
15 theoretischen Böden und als Lösungsmittel n-Heptan einsetzen.
Sodann destilliert das n-Heptan als Vorlauf bei etwa 98 bis
100°C ab. Das als Vorlauf gewonnene Kohlenwasserstofflösungsmittel
kann zu anderen Stufen des Verfahrens zurückgeführt
werden, z. B. zur Stufe der Verdünnung der organischen Schicht,
zur Stufe der azeotropen Destillation des EDA und des Wassers
vom Reaktionsgemisch oder zur Stufe der Extraktion der
wäßrigen Schicht.
Nach Entfernung des Kohlenwasserstofflösungsmittels als Vorlauf
wird die Destillation fortgesetzt, wobei man N-Alkyläthylendiamin
mit einer Reinheit von mehr als 99% in einer Ausbeute
von mehr als 60% bezogen auf das eingesetzte Alkylhalogenid
erhält. Das angewendete Verfahren kann auch zur Entfernung
von Wasser und/oder EDA vom N-Alkyläthylendiamin verwendet
werden. Hierzu wird eine geeignete Menge des Kohlenwasserstofflösungsmittels
zugesetzt, worauf man eine azeotrop fraktionierte
Destillation durchführt. Dabei wird Wasser oder EDA
oder Wasser und EDA abdestilliert und der Rückstand wird
fraktioniert destilliert, wobei zunächst das überschüssige
Kohlenwasserstofflösungsmittel übergeht. Man erhält ein
wasserfreies und von EDA freies N-Alkyläthylendiamin. Es
muß betont werden, daß das beschriebene Verfahren auch kontinuierlich
durchgeführt werden kann, wenn man geeignete Reaktionsgefäße
verwendet, z. B. kontinuierliche Durchflußreaktoren,
Trenngefäße und Destillationskolonnen.
Bei einem abgewandelten Verfahren wird Äthylendiamin in Form
einer wasserfreien Flüssigkeit mit einem Alkylhalogenid gemäß
nachfolgender Formel umgesetzt:
wobei X ein Halogenatom bedeutet, z. B. Chlor, Brom oder Jod,
und vorzugsweise Chlor. Die Reaktion wird unter Rühren des
Reaktionsgemisches in einem geeigneten Reaktionsgefäß bei
etwa -10 bis etwa 120°C und vorzugsweise bei etwa 25 bis
75°C im Verlauf einer Zeitdauer von etwa 1 bis 24 h,
vorzugsweise etwa 2 bis 6 h, durchgeführt. Das Mol-Verhältnis
von EDA zum Alkylhalogenid beträgt etwa 1-20 : 1 und
vorzugsweise etwa 2-5 : 1. Die Gesamtverweilzeit im Reaktionsgefäß
hängt ab von der angewendeten Temperatur, wobei
kürzere Verweilzeiten bei höheren Temperaturen gewählt werden.
Nach beendeter Reaktion wird das Reaktionsgemisch mit etwa
0,02-30 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,5-1,0 Gew.-% eines
geeigneten Kohlenwasserstofflösungsmittels, bezogen auf
das Gewicht des Reaktionsgemisches verdünnt. Der Ausdruck
"geeignetes Kohlenwasserstofflösungsmittel" hat die oben angegebene
Bedeutung. Das verdünnte Reaktionsgemisch wird sodann
zum Sieden erhitzt und über eine Destillationskolonne azeotrop
fraktioniert destilliert, wobei restliches EDA übergeht.
Gegebenenfalls kann das EDA-Destillat gewonnen und zurückgeführt
werden. Geeignete Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel sind
n-Heptan, Isooctan, Cyclohexan, n-Hexan, Methylcyclohexan oder
n-Pentan. Bevorzugt ist n-Heptan.
Das Reaktionsgemisch wird sodann neutralisiert und durch Kontaktierung
mit mindestens 0,9 Mol-Äquivalenten eines geeigneten
Alkalisierungsmittels, pro Mol Alkylhalogenid. Der Ausdruck
"geeignetes Alkalisierungsmittel" bezeichnet Natriumhydroxid
oder Kaliumhydroxid, entweder jeweils alleine oder im Gemisch.
Als bevorzugtes Alkalisierungsmittel verwendet man eine
50%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung.
Der gebildete Alkalihalogenid-Niederschlag wird von der erhaltenen
Aufschlämmung auf herkömmliche Weise abgetrennt, z. B.
durch Zentrifugieren oder Filtrieren und danach mit dem zuvor
erwähnten Kohlenwasserstofflösungsmittel, vorzugsweise mit
n-Heptan, gewaschen. Die Kohlenwasserstofflösungsmittel-Waschflüssigkeiten
werden abgetrennt. Sie werden mit der Mutterlauge
vereinigt, welche erhalten wurde durch Abtrennung des Alkalihalogenid-Niederschlags
von der Aufschlämmung, die gebildet
wurde durch Zugabe des Alkalisierungsmittels zum Reaktionsgemisch.
Die vereinigten Flüssigkeiten werden sodann azeotrop fraktioniert
destilliert, und zwar bei Atmosphärendruck über eine
gepackte Säule. Dabei wird vorzugsweise das Heptan-Destillat
zur Säule zurückgeführt, bis das Rückstandsmaterial im wesentlichen
frei von EDA und Wasser ist.
Das gebildete, im wesentlichen von EDA freie Reaktionsgemisch,
welches N-Alkyläthylendiamin und höher alkylierte Äthylendiamine
sowie das Kohlenwasserstofflösungsmittel enthält, wird sodann
fraktioniert destilliert, wobei man eine Fraktioniersäule mit
einer ausreichenden Anzahl theoretischer Böden verwendet, um
das Kohlenwasserstofflösungsmittel vom gebildeten N-Alkyläthylendiamin
abzutrennen. Man kann z. B. eine Säule mit
15 theoretischen Böden verwenden, wobei n-Heptan als Vorlauf
bei etwa 98 bis 100°C destilliert. Das als Vorlauf erhaltene
Kohlenwasserstofflösungsmittel kann zu anderen Stufen des
Verfahrens zurückgeführt werden, z. B. zur Stufe der Verdünnung
des Reaktionsgemisches oder zur Stufe der azeotropen Destillation
des EDA oder Wassers vom Reaktionsgemisch.
Nach Entfernung des Kohlenwasserstofflösungsmittels vom
Reaktionsgemisch als Vorlauf wird dieses vorzugsweise zur Entfernung
unlöslicher Bestandteile geklärt und die geklärte
Lösung wird destilliert, wobei man N-Alkyläthylendiamin in
einer Reinheit von mehr als 99% bei einer Ausbeute von mehr
als 60% der Theorie bezogen auf das eingesetzte Alkylhalogenid
erhält.
Es muß betont werden, daß das beschriebene Verfahren auch kontinuierlich
durchgeführt werden kann unter Verwendung geeigneter
Reaktionsgefäße, z. B. unter Verwendung von kontinuierlichen
Durchflußreaktoren, Trenngefäßen oder Destillationssäulen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Falls nichts angegeben, beziehen sich
alle Teil-Angaben auf das Gewicht und alle Bereichsangaben
sind Inklusivbereiche für beide Grenzwerte. Die Reinheit des
Produkts wird als Flächen-Prozent-Zahl ausgedrückt, bestimmt
durch Gaschromatographie (VPC).
Beispiel 1
Verwendung von wasserfreiem EDA
Äthylchlorid (565 g; 8,76 Mol) wird zu wasserfreiem EDA
(1420 g; 23,63 Mol) bei 30-40°C im Verlauf von 5 h
gegeben. Das Reaktionsgemisch wird während 2 h nach beendeter
Zugabe gerührt und 50% Natriumhydroxid (935 ml; 17,5 Mol)
wird hinzugegeben. Das erhaltene Gemisch wird während 30 min
gerührt und dann stehengelassen. Die wäßrige Salzaufschlämmung
wird abgetrennt und zweimal mit 150 ml n-Heptan
extrahiert. Die Heptan-Extrakte werden zur organischen Phase
gegeben und die vereinigte organische Lösung wird erhitzt,
um Wasser und EDA bei 88 bis 97°C azeotrop abzudestillieren.
Hierzu verwendet man eine Fraktionierkolonne und eine
Scheidevorrichtung zur Rückführung des destillierten Heptans
zur Destillierkolonne und zur Abtrennung der schwereren
wäßrigen EDA-Phase. Auf diese Weise wird eine wäßrige EDA-Phase
abgetrennt, welche aus 394 g Wasser und 896 g EDA (14,91 Mol)
besteht. Der EDA-freie Rückstand wird fraktioniert destilliert,
wobei man einen Heptan-Vorlauf (Kp. 98-102°C) erhält, welcher
3-4 Gew.-% NEED enthält. Sodann erhält man 484 g NEED
(Kp. 130-131°C) mit einer Reinheit von mehr als 99,8%.
Die Ausbeute beträgt 62,7% der Theorie, bezogen auf
Äthylchlorid.
Beispiel 2
Wiederverwendung des zurückgewonnenen wäßrigen EDA
Äthylchlorid (545 g; 8,45 Mol) wird bei 30-40°C im Verlauf
von 5 h zu einem Gemisch von 1245 g des in Beispiel 1 zurückgewonnenen
wäßrigen EDA (enthaltend 14,39 Mol EDA) gegeben
und wasserfreies EDA (555 g; 9,23 Mol) wird hinzugegeben.
Das Reaktionsgemisch wird während 2 h nach beendeter Zugabe
gerührt und 50% Natriumhydroxidlösung (902 ml; 16,9 Mol)
wird hinzugegeben. Das erhaltene Gemisch wird gemäß Beispiel 1
weiter verarbeitet, wobei man das bei Beispiel 1 zurückgewonnene
n-Heptan einsetzt, um die abgetrennte wäßige Salzaufschlämmung
zu extrahieren. Die fraktionierte Destillation
des von EDA freien Rückstandsmaterials liefert einen Heptan-Vorlauf
mit einem Gehalt von 3-4 Gew.-% NEED sowie 483 g
NEED (Kp. 130-131°C) mit einer Reinheit von mehr als
99,8%. Die Ausbeute beträgt 65% der Theorie, bezogen
auf Äthylchlorid.
Beispiel 3
Abtrennung des EDA vom N-Äthyläthylendiamin durch azeotrope
Destillation
Ein Gemisch von EDA (500 g) und NEED (500 g) wird mit 200 ml
n-Heptan verdünnt und erhitzt, um das EDA fraktioniert
azeotrop abzudestillieren (Kp. 87-90°C). Hierzu wird
eine Destillationskolonne verwendet, sowie eine Einrichtung
zur Rückführung des gewonnenen Heptans zum Destillationsgerät
und zur Abtrennung der schwereren EDA-Phase. Das abgetrennte
EDA enthält weniger als 1% NEED. Der von EDA freie
Rückstand wird fraktioniert destilliert, wobei man einen
Heptan-Vorlauf erhält, sowie reines NEED (Kp. 130-131°C).
In gleicher Weise kann man verfahren, wenn man anstelle des
n-Heptans Cyclohexan, n-Hexan oder Isooctan einsetzt.
Beispiel 4
Abtrennung des Wassers von N-Äthyläthylendiamin durch azeotrope
Destillation
Ein Gemisch von 56 g NEED und 10 g Wasser wird mit 50 ml
n-Heptan versetzt. Die Mischung wird zum Sieden erhitzt und
das Wasser wird azeotrop fraktioniert abdestilliert (Kp.
88 bis 98°C), wobei man eine Destillationskolonne verwendet,
sowie eine Trennvorrichtung, welche das abgetrennte Heptan
zum Destillationsgerät zurückführt und die Abtrennung der
schwereren Wasserphase erlaubt. Nach beendeter Abtrennung des
Wassers wird der Rückstand fraktioniert destilliert, wobei man
einen Heptan-Vorlauf erhält, sowie NEED (Kp. 130-131°C) mit
weniger als 0,2% Wasser. Man kann bei diesem Verfahren auch
Cyclohexan, n-Hexan oder Isooctan anstelle des n-Heptans
einsetzen.
Beispiele 5 bis 10
Isolierung von N-Äthyläthylendiamin, wobei EDA vor der Neutralisation
abgetrennt wird
Beispiel 5
Äthylchlorid (62,4 g; 0,967 Mol) wird unter Rühren zu Äthylendiamin
(146,3 g; 2,43 Mol) im Verlauf von 1 h gegeben, wobei
die Temperatur auf 95°C ansteigt. Nach beendeter Zugabe des
Äthylchlorids gibt man n-Heptan (34,2 g) hinzu und das gebildete
Reaktionsgemisch wird azeotrop destilliert, wobei man eine
Fraktionierkolonne verwendet, sowie ein Dean-Stark-Gerät zum
Auffangen des flüssigen Zweiphasen-Destillats, bestehend aus
einer unteren Schicht von Äthylendiamin (85,09 g) und einer
oberen Schicht von Heptan. Das Heptan wird zur Fraktionierkolonne
zurückgeführt, bis das gesamte Äthylendiamin abgetrennt
ist.
Das zurückbleibende Material wird auf 80°C abgekühlt und mit
50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung (77,36 g; 0,967 Mol)
neutralisiert und der gebildete Niederschlag von Natriumchlorid
wird abfiltriert. Man erhält einen Filterkuchen und ein
zwei-phasiges flüssiges Filtrat. Der Filterkuchen wird in
50 ml Heptan gewaschen und die Waschflüssigkeit wird mit dem
ursprünglichen zwei-phasigen Filtrat vereinigt. Die erhaltene
zwei-phasige Flüssigkeit wird sodann azeotrop destilliert, wobei
man eine Fraktionierkolonne verwendet, sowie ein Dean-Stark-Gerät
zum Auffangen des zwei-phasigen Destillats, bestehend aus
n-Heptan und Wasser. Nachdem das gesamte Wasser entfernt wurde,
wird der Rückstand fraktioniert destilliert, um etwaiges Heptan
zu entfernen. Man erhält sodann N-Äthyläthylendiamin (54,5 g;
Kp. 130-131°C; 64% der Theorie) in einer Reinheit von
99%.
Beispiel 6
Das Verfahren des Beispiels 5 wird wiederholt bis zum Punkt
der letzten Destillation. Nachdem das gesamte Wasser durch
azeotrope Destillation entfernt wurde, wird das Rückstandsmaterial
abfiltriert, um einen weißen Niederschlag abzutrennen
(4,32 g). Der Filterkuchen wird mit Heptan (16 g) gewaschen
und die Waschflüssigkeit wird mit dem Filtrat vereinigt.
Die vereinigte Menge des Filtrats und der Waschflüssigkeit
wird sodann fraktioniert destilliert. Man erhält zunächst
Heptan und sodann N-Äthyläthylendiamin (53,7 g; Kp. 130-131°C;
63% der Theorie) mit 99% Reinheit.
Beispiel 7
In einen mit Glas ausgekleideten Reaktor gibt man 848 Teile
Äthylendiamin (98%). Sodann werden 331 Teile flüssiges Äthylchlorid
durch ein Tauchrohr zugeführt, und zwar mit einem
solchen Durchsatz, daß das Reaktionsgemisch auf einer Temperatur
von 45 bis 55°C gehalten wird. Die Mischung wird
während 2 h gerührt und 91 Teile Heptan werden hinzugegeben.
Das überschüssige Äthylendiamin wird azeotrop über eine gepackte
Säule abdestilliert und das Heptan-Destillat wird zum Kopf
der Kolonne zurückgeführt. Eine Gesamtmenge von 492 Teilen
Äthylendiamin wird vom Destillat zurückgewonnen und zurückgeführt.
Die Reaktionsmischung wird mit 402 Teilen einer 50%igen
Natriumhydroxidlösung neutralisiert und auf Zimmertemperatur
abgekühlt und sodann zur Entfernung des als Nebenprodukt gebildeten
Natriumchlorids zentrifugiert. Der Salzkuchen wird mit
70 Teilen Heptan gewaschen und die Waschflüssigkeit wird mit
der Mutterlauge in einem mit Glas ausgekleideten Gefäß vereinigt.
Das Wasser wird azeotrop von den vereinigten Flüssigkeiten über
eine gepackte Kolonne abdestilliert und das überdestillierte
Heptan wird zum Kopf der Kolonne zurückgeführt. Nachdem das
gesamte Wasser entfernt ist, wird das Heptan fraktioniert
über eine gepackte Kolonne abdestilliert. Man erhält einen
Rückstand mit 273 Teilen N-Äthyläthylendiamin. Dieser Rückstand
wird für die nachfolgende Vereinigung mit den Rückständen der
Beispiele 8 bis 10 aufbewahrt.
Beispiel 8
Ein mit Glas ausgekleideter Reaktor wird mit 492 Teilen
des in Beispiel 7 zurückgewonnenen Äthylendiamins beschickt
sowie mit 375 Teilen frischem Äthylendiamin (98%). Zu dieser
Mischung gibt man 331 Teile Äthylchlorid mit einem solchen
Durchsatz, daß die Reaktionsmischung auf 55 bis 65°C gehalten
wird. Die Mischung wird während 2 h gerührt und 45 Teile
des in Beispiel 7 zurückgewonnenen Heptans werden hinzugegeben.
Das überschüssige Äthylendiamin wird azeotrop über eine
gepackte Kolonne abdestilliert und das Heptandestillat wird
zum Kopf der Kolonne zurückgeführt. Insgesamt werden 501 Teile
Äthylendiamin vom Destillat isoliert und zurückgeführt.
Das Reaktionsgemisch wird mit 407 Teilen einer 50%igen
Natriumhydroxidlösung neutralisiert und auf Zimmertemperatur
abgekühlt und zentrifugiert, um das als Nebenprodukt gebildete
Natriumchlorid abzutrennen. Der Salzkuchen wird mit 48 Teilen
Methan gewaschen und die Waschflüssigkeit wird mit der Mutterlauge
in einem mit Glas ausgekleideten Gefäß vereinigt.
Das Wasser wird azeotrop von der vereinigten Flüssigkeit
über eine gepackte Kolonne abdestilliert und das Heptan
wird zum Kopf der Kolonne zurückgeführt. Nachdem das gesamte
Wasser fraktioniert destilliert wurde, wird das Heptan fraktioniert
über eine gepackte Kolonne überdestilliert und man erhält
einen Rückstand mit 288 Teilen N-Äthyläthylendiamin. Dieser
Rückstand wird für die Vereinigung mit den Rückständen der
Beispiele 7, 9 und 10 aufbewahrt.
Beispiel 9
Ein mit Glas ausgekleideter Reaktor wird mit 501 Teilen
des Äthylendiamins beschickt, welches bei Beispiel 8 zurückgewonnen
wurde, sowie mit 396 Teilen frischem Äthylendiamin
(98%). Zu diesem Gemisch gibt man 331 Teile Äthylchlorid
mit einem solchen Durchsatz, daß das Reaktionsgemisch auf
65 bis 75°C gehalten wird. Die Mischung wird während 2 h
gerührt und 28 Teile des in Beispiel 8 zurückgewonnenen
Heptans werden hinzugegeben. Das überschüssige Äthylendiamin
wird über eine gepackte Kolonne azeotrop abdestilliert, wobei
das Heptan-Destillat zum Kopf der Kolonne zurückgeführt wird.
Eine Gesamtmenge von 504 Teilen Äthylendiamin wird auf diese
Weise aus dem Destillat erhalten und zurückgeführt. Die
Reaktionsmischung wird mit 409 Teilen einer 50%igen Natriumhydroxidlösung
neutralisiert und auf Zimmertemperatur abgekühlt
und dann wird das als Nebenprodukt gebildete Natriumchlorid
abzentrifugiert. Der Salzkuchen wird mit 82 Teilen
Heptan gewaschen und die Waschflüssigkeit wird mit der Mutterlauge
in einem mit Glas ausgekleideten Gefäß vereinigt.
Wasser wird azeotrop von den vereinigten Flüssigkeiten
über eine gepackte Säule abdestilliert und das überdestillierende
Heptan wird zum Kopf der Kolonne zurückgeführt. Nachdem das
gesamte Wasser entfernt ist, wird das Heptan fraktioniert
über die gepackte Kolonne abdestilliert. Man erhält als
Rückstand 310 Teile N-Äthyläthylendiamin. Dieser Rückstand
wird aufbewahrt für die Vereinigung mit den Rückständen
der Beispiele 7, 8 und 10.
Beispiel 10
In einen mit Glas ausgekleideten Reaktor gibt man 504 Teile
des in Beispiel 9 zurückgewonnenen Äthylendiamins sowie
388 Teile frisches Äthylendiamin (98%). Zu diesem Gemisch
gibt man 331 Teile Äthylchlorid mit einer solchen Geschwindigkeit,
daß das Reaktionsgemisch auf 55-65°C gehalten wird. Die Mischung
wird während 2 h gerührt und 30 Teile des in Beispiel 9 zurückgewonnenen
Heptans werden hinzugegeben. Das überschüssige Äthylendiamin
wird azeotrop über eine gepackte Kolonne abdestilliert
und das Heptan-Destillat wird zum Kopf der Kolonne zurückgeführt.
Man erhält eine Gesamtmenge von 523 Teilen Äthylendiamin
aus dem Destillat, welches zurückgeführt werden kann. Die Reaktionsmischung
wird mit 409 Teilen einer 50%igen Natriumhydroxidlösung
neutralisiert und auf Zimmertemperatur abgekühlt und
dann zentrifugiert, um das als Nebenprodukt gebildete Natriumchlorid
abzutrennen. Der Salzkuchen wird mit 91 Teilen
Heptan gewaschen und die Waschflüssigkeit wird mit der Mutterlauge
in einem mit Glas ausgekleideten Gefäß vereinigt. Das
Wasser wird von den vereinigten Flüssigkeiten über eine gepackte
Kolonne azeotrop abdestilliert und das überdestillierende Heptan
wird zum Kopf der Kolonne zurückgeführt. Nachdem das gesamte
Wasser entfernt ist, wird das Heptan fraktioniert über die
gepackte Kolonne abdestilliert. Man erhält einen Rückstand
mit 317 Teilen N-Äthyläthylendiamin. Dieser wird mit den Rückständen
der Beispiele 7, 8 und 9 vereinigt.
Das vereinigte Rückstandsmaterial wird über eine gepackte
Kolonne bei Atmosphärendruck fraktioniert destilliert. Man
erhält 1120 Teile N-Äthyläthylendiamin mit einem Siedepunkt
von 129-131°C. Die Ausbeute beträgt 61,9% der Theorie,
bezogen auf das Äthylchlorid.
Beispiel 11 bis 13
Verwendung von n-Propylhalogenid, Isopropylhalogenid und
n-Butylhalogenid
Beispiel 11
n-Propylchlorid (327,1 g; 4,16 Mol) wird zu wasserfreiem
EDA (988,9 g; 16,48 Mol) bei 20-24°C im Verlauf einer
Stunde gegeben. Das Reaktionsgemisch wird während 4 h nach
beendeter Zugabe gerührt und 50% Natriumhydroxid (392 ml;
7,35 Mol) und Wasser (206 ml) wird hinzugegeben. Man läßt
das erhaltene Gemisch stehen und die wäßrige Salzaufschlämmung
wird abgetrennt und zweimal mit 280 ml n-Heptan extrahiert.
Die Heptan-Extrakte werden zu der organischen Phase gegeben
und die vereinigten Flüssigkeiten werden erhitzt, um Wasser und
EDA bei 88 bis 97°C azeotrop abzudestillieren. Dabei verwendet
man eine Scheideeinrichtung zur Rückführung des überdestillierenden
Heptans zum Destillationsgefäß und zur Abtrennung der
dichteren wäßrigen EDA-Phase. Der von EDA freie Rückstand
wird sodann fraktioniert destilliert. Man erhält einen Heptan-Vorlauf
(Kp. 97-100°C) und als Hauptfraktion 341,3 g N-n-Propyläthylendiamin
(Kp. 75-77°C bei 80 mbar) mit einer
Reinheit von mehr als 99%. Die Ausbeute beträgt 79,5% der
Theorie, bezogen auf n-Propylchlorid:
berechnet für C₅H₁₄N₂: C: 58,77; H: 13,81; N: 27,42
gefunden: C: 59,08; H: 13,87; N: 27,60
Beispiel 12
Isopropylchlorid (327 g; 4,16 Mol) wird zu wasserfreiem EDA
(988,9 g; 16,48 Mol) bei 70°C gegeben. Nach beendeter Zugabe
wird das Reaktionsgemisch langsam auf 100°C erhitzt und
wiederum auf 25°C abgekühlt und sodann mit 50%iger Natriumhydroxidlösung
(391 ml; 7,35 Mol) und Wasser (206 ml) vermischt.
Die erhaltene Mischung läßt man sodann absitzen und die
wäßrige Salzaufschlämmung wird abgetrennt und zweimal mit
200 ml n-Heptan extrahiert. Die Heptan-Extrakte werden mit
der organischen Phase vereinigt und die und die vereinigte Flüssigkeit
wird erhitzt, um das Wasser und das EDA bei 88-97°C
azeotrop zu destillieren. Dabei verwendet man eine Scheideeinrichtung
zur Rückführung des überdestillierenden
Heptans zum Destillationsgefäß und zur Abtrennung der
dichteren
wäßrigen EDA-Phase. Der vom EDA freie Rückstand wird sodann
fraktioniert destilliert. Man erhält einen Heptanvorlauf
mit einem Siedepunkt von 97 bis 100°C und eine Hauptfraktion
von 305 g N-Isopropyläthylendiamin (Kp. 136-137°C) mit
einer Reinheit von mehr als 99%. Die Ausbeute beträgt
71,1% der Theorie, bezogen auf Isopropylchlorid:
berechnet für C₅H₁₄N₂: C: 58,77; H: 13,81; N: 27,42
gefunden: C: 59,16; H: 13,89; N: 27,28
Beispiel 13
n-Butylchlorid (385,4 g; 4,16 Mol) wird zu wasserfreiem EDA
(979,0 g; 16,29 Mol) bei 20-24°C im Verlauf von 1 h gegeben.
Die Reaktionsmischung wird bei 22-27°C während 4 h
gerührt, nachdem die Zugabe beendet ist und 50% Natriumhydroxid
(935 ml; 7,35 Mol) und Wasser (207 ml) wird hinzugegeben.
Man läßt das erhaltene Gemisch absitzen und die wäßrige Salzaufschlämmung
wird abgetrennt und zweimal mit 200 ml n-Heptan
extrahiert. Die Heptanextrakte werden zu der organischen Phase
gegeben und die vereinigte Flüssigkeit wird erhitzt, um das
Wasser und das EDA azeotrop abzudestillieren (88-97°C).
Dabei verwendet man ein Scheidegerät und das überdestillierende
Heptan wird zum Destillationsgefäß zurückgeführt und die
dichtere wäßrige EDA-Phase wird abgetrennt. Der vom EDA freie
Rückstand wird sodann fraktioniert destilliert. Man erhält
einen Heptan-Vorlauf mit einem Siedepunkt von 96-100°C
und eine Hauptfraktion von 348 g N-n-Butyläthylendiamin
(Kp. 74-77°C bei 26,7-40 mbar) mit einer Reinheit von mehr
als 99%. Die Ausbeute beträgt 71,3% der Theorie, bezogen
auf n-Butylchlorid:
berechnet für C₆H₁₆N₂: C: 62,01; H: 13,88; N: 24,11
gefunden: C: 61,51; H: 13,92; N: 24,13