DE69415353T2 - Verfahren zur Herstellung von Maleinamidsäure - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MaleinamidsäureInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung von Maleinamidsäure zum Gegenstand.
- Klassischerweise wird die Maleinamidsäure aus Maleinsäureanhydrid und Ammoniak hergestellt. Die entsprechenden bekannten Verfahren setzen das Maleinsäureanhydrid entweder in einer löslichen Form oder in seiner verdampften Form ein.
- Das Patent JP 7 435 325 beschreibt ganz besonders einen Syntheseweg in einem organischen Lösungsmittelmedium bei einer Temperatur, die zwischen der Raumtemperatur und 100ºC schwankt. Der Ammoniak wird dabei in Gasform in das Lösungsmittel eingeführt. Ein nachfolgender Isolierungsschritt führt zu dem erwarteten Produkt.
- Das Maleinsäureanhydrid, das wenigstens auf seine Verdampfungstemperatur, das heißt auf wenigstens 215ºC erhitzt wird, führt mit gasförmigem Ammoniak auch zur Maleinamidsäure. Jedoch erfordert diese Reaktion die Gegenwart eines Katalysators. Es kann sich insbesondere um ein Gemisch von V&sub2;O&sub5;, P&sub2;O&sub5; und Al&sub2;O&sub3; handeln (USSR 362821).
- Die vorliegende Erfindung hat die Entwicklung eines neuen Synthesewegs der Maleinamidsäure zum Gegenstand, der wirtschaftlicher als die bereits existierenden ist.
- Auf unerwartete Weise wurde gezeigt, daß die Reaktion zwischen dem Maleinsäureanhydrid und dem gasförmigen Ammoniak in Abwesenheit jedes organischen Lösungsmittels und jedes Katalysators effizient durchgeführt werden konnte. Die Verwendung des Maleinsäureanhydrids in einer geschmolzenen Form ermöglicht es, sich von der Gegenwart dieser beiden Verbindungen zu lösen.
- Genauer hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Maleinamidsäure aus Maleinsäureanhydrid und gasförmigem Ammoniak zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß das Maleinsäureanhydrid in geschmolzener Form vorliegt und mit dem gasförmigen Ammoniak in engen Kontakt gebracht wird.
- Dieses Verfahren hat den Vorteil, direkt zur Maleinamidsäure zu führen, ohne die Durchführung von nachfolgenden Reinigungsschritten vom Typ Filtration, Konzentration zu erfordern. Dies ist sowohl auf dem wirtschaftlichen Gebiet als auch auf dem der Durchführung in industriellem Maßstab sehr interessant.
- Außerdem erfordert es nicht die dazugehörige Gegenwart eines organischen Lösungsmittels und/oder eines Katalysators.
- Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Maleinsäureanhydrid vorab in einem vorzugsweise wasserfreien und sauerstofffreien Medium auf eine Temperatur zwischen etwa seiner Schmelztemperatur, das heißt 50ºC, und 150ºC und genauer zwischen 60 und 130ºC gebracht. Es ist klar, daß das Schmelzen des Maleinsäureanhydrids durch Verwendung jedes beliebigen Mittels zum Heizen erhalten werden kann.
- Jedes technische Mittel, das in der Lage ist, die beiden Verbindungen in engen Kontakt zu bringen, kann verwendet werden.
- Die Arbeitsbedingungen, die ein enges Inkontaktbringen zwischen den beiden Bestandteilen begünstigen, können insbesondere durch ein heftiges Rühren des Behälters, der das Maleinsäureanhydrid in geschmolzener Form enthält, erlangt werden. Aufgrund der entsprechenden Zentrifugalkraft verteilt dieses Rühren die geschmolzene Masse des Maleinsäureanhydrids auf der Oberfläche der Wände des Behälters in einen Film mit sehr geringer Dicke. Daraus ergibt sich eine große Kontaktoberfläche zwischen dem so verteilten Maleinsäureanhydrid und dem in den Behälter eingespritzten Ammoniak.
- Es ist klar, daß der Fachmann in der Lage ist, unter den bereits existierenden Gerätschaften die geeignete Vorrichtung auszuwählen und/oder anzupassen, um den engen Kontakt zwischen den beiden Reaktanten zu begünstigen. Es kann sich um Rührreaktoren, Trockner, Zerstäuber ... handeln.
- Die Reaktion zwischen dem geschmolzenen Maleinsäureanhydrid und dem Ammoniak wird vorzugsweise in wasserfreiem Medium und bei einer Temperatur, die mit dem Schmelzen besagten Anhydrids verträglich ist, durchgeführt. Vorzugsweise liegt diese Temperatur zwischen etwa 50 und 150ºC und genauer zwischen 60 und 130ºC.
- Der gasförmige Ammoniak wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kontinuierlich auf die Oberfläche des geschmolzenen Maleinsäureanhydrids geleitet.
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der gasförmige Ammoniak allein oder im Gemisch mit einem Inertgas eingeleitet. Es kann sich insbesondere um Argon oder Stickstoff handeln. Die Einleitung des Ammoniaks im Gemisch mit einem Inertgas ist insbesondere interessant, um eine bessere Kontrolle der Reaktionstemperatur zu ermöglichen.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das in einen Rührreaktor eingeführte, vorher von Sauerstoff befreite Maleinsäureanhydrid auf eine Temperatur gebracht, die höher oder gleich seiner Schmelztemperatur ist, aber niedriger als 150ºC bleibt. Vorzugsweise erhitzt man auf 60 bis 130ºC. Wenn das Maleinsäureanhydrid geschmolzen ist, läßt man innerhalb des Behälters einen Strom gasförmigen Ammoniaks mit einem kontrollierten Fluß zirkulieren. Um für das enge Inkontaktbringen zwischen dem Maleinsäureanhydrid und dem Ammoniak zu sorgen, rührt man das Reaktionsmedium heftig, vorzugsweise mechanisch. Das Fortschreiten der Reaktion wird mit Hilfe einer Temperatursonde und eines Durchflußmessers für NH&sub3; kontrolliert. Die Dauer der Reaktion ist selbstverständlich Funktion des Durchflußes, gemäß dem die Menge an gasförmigem Ammoniak eingeführt wird, die für die Umwandlung des Maleinsäureanhydrids zu Maleinamidsäure notwendig ist. Am Ende der Reaktion gewinnt man direkt die erwartete Maleinamidsäure mit einer quasi quantitativen Ausbeute und einer sehr zufriedenstellenden Reinheit.
- Die so erhaltene Maleinamidsäure ist unter anderem als Ausgangsprodukt für die Herstellung von Polysuccinimid und/oder Polyasparaginsäure sehr interessant.
- Das nachstehend dargestellte Beispiel, das die Erfindung nicht beschränkt, ermöglicht es, andere Vorteile des beanspruchten Verfahrens zu zeigen.
- 6,4 g festes Maleinsäureanhydrid werden in einen Glasreaktor in Dreihalsform mit einem Volumen von 100 ml, der mit einem schabenden Ankerrührer sowie einer Temperatursonde ausgestattet ist, gegeben. Nachdem man die gesamte Vorrichtung mit Stickstoff gespült hat, wird der Reaktor in ein auf 80ºC vorerhitztes Ölbad gegeben. Wenn das Maleinsäureanhydrid geschmolzen ist, stellt man ein starkes Rühren ein, um es gleichmäßig in einer dünnen Schicht auf den Wänden des Reaktors zu verteilen. Wenn die Temperatur im Innern des Reaktors 80ºC erreicht, leitet man einen Gasstrom mit Raumtemperatur eines Gemischs von Ammoniak und Stickstoff in einem Verhältnis, ausgedrückt in Volumen, von 0,85 ein. 1,11 g Ammoniak, die der Stöchiometrie entsprechen, werden so innnerhalb von 51 Minuten eingeleitet.
- Man erhält 7,35 g eines weißen Feststoffs, das heißt mit einer Ausbeute von 97,9%, der die folgenden Merkmale besitzt:
- IR: 3383 cm&supmin;¹, 3208 cm&supmin;¹ (NH&sub2;); 1715 cm&supmin;¹ (Säure-CO); 1618 cm&supmin;¹ (Amid-CO) Differentielle Thermoanalyse (10ºC/min): 1 endothermer Schmelzpeak bei 170ºC.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Maleinamidsäure aus Maleinsäureanhydrid
und Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß das Maleinsäureanhydrid in
geschmolzener Form vorliegt und mit dem gasförmigen Ammoniak in engen Kontakt
gebracht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
geschmolzene Maleinsäureanhydrid und der gasförmige Ammoniak bei einer
Temperatur zwischen 50 und 150ºC in Kontakt gebracht werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur zwischen 60 und 130ºC liegt.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der gasförmige Ammoniak in Form eines Gemischs mit einem Inertgas
eingeführt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas
Stickstoff ist.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorgang des Inkontaktbringens mit Hilfe eines Rührreaktors, eines
Zerstäubers oder eines Trockners durchgeführt wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der gasförmige Ammoniak kontinuierlich über das geschmolzene
Maleinsäureanhydrid eingeleitet wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion
zwischen, dem geschmolzenen Maleinsäureanhydrid und dem gasförmigen
Ammoniak in einem Rührreaktor unter heftigen Rührbedingungen, um die
Kontaktfläche zwischen den beiden Bestandteilen zu optimieren, durchgeführt wird.
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