DE915568C

DE915568C - Verfahren zur Herstellung von siebengliedrigen Heterocyclen von der Art der Caprolactame und der Hexamethylenimine und von offenkettigen Stickstoffverbindungen

Info

Publication number: DE915568C
Application number: DEB7567D
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Reppe; Dr Hugo Kroeper
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1941-11-08
Filing date: 1941-11-08
Publication date: 1954-07-26

Description

Zierfahren zur Herstellung von siebengliedrigen Heterocyclen von der Art der Caprolactame und der Hexamethylenimine und von offenkettigen Stickstoffverbindungen Gegenstand des Patents 765 203 ist ein Verfahren zur Herstellung von Piperidonen und Piperidinen durch Erhitzen von ;,-Cyanalkylcarbonsäuren, ihren Amiden oder Estern mit Wasserstoff in Gegenwart von Hydrierungskatalysatoren.
Es wurde nun gefunden, daß man entsprechend höhergliedrige ringförmige Stickstoffverbindungen und außerdem offenkettige Stickstoffverbindungen erhält, wenn man als Ausgangsstoffe b-Cyanalkylcarbonsäuren, ihre Amide oder Ester benutzt.
Die einfachsten Vertreter dieser Gruppe sind b-Cyanvaleriansäure, ihre Ester oder Amide, die unter den im Hauptpatent beschriebenen Bedingungen in Caprolactam, Hexamethylenimin oder Hexamethylendiamin übergehen. An Stelle der Ester kann man auch Lösungen der Säure in einem Alkohol verwenden. Andere Ausgangsstoffe sind die Homologen der b-Cyanvaleriansäure und ihrer Derivate, z. B. b-Cyancapronsäure, und deren Ester und Amide oder b-Cyanalkylcarbonsäuren, deren Alkylgruppe Teil eines Cyclohexanringes bildet, z. B. das Halbnitril der Cyclohexan-r, 2-diessigsäure.
Als Hydrierungskatalysatoren seien in erster Linie die metallischen Hydrierungskatalysatoren erwähnt, z. B. Palladium, ferner andere Metalle der B. Gruppe des Periodischen Systems sowie metallisches Kupfer. Oxydische und sulfidische Hydrierungskatalysatoren, wie sie z. B. bei der katalytischen Herstellung von Cyclohexylamin ausAnilin, von aliphatischenAlkoholen aus Fettsäuren oder bei der Herstellung von Aminen aus Carbonsäuren, Ammoniak und Wasserstoff oder aus Carbonsäurenitrilen und Wasserstoff benutzt werden, sind ebenfalls geeignet.
Die Arbeitsbedingungen sind grundsätzlich die gleichen wie im Hauptpatent. Man kann die Hydrierung sowohl in flüssiger Phase als auch in der Gasphase durchführen. Die Temperaturen liegen im allgemeinen zwischen 50 und 300° bei entsprechend hohen Wasserstoffdrucken, z. B. solchen von 5o bis 3oo Atmosphären. Man kann in Anwesenheit inerter Lösungsmittel hydrieren, ebenso in Gegenwart von Ammoniak und das Verfahren auch kontinuierlich durchführen, indem man den Ausgangsstoff, der auch gelöst sein kann, mit dem im Kreislauf geführten Wasserstoff ein- oder mehrmals, auch in Anwesenheit inerter Gase, durch einen Raum pumpt, in dem der geformte oder auf Träger aufgebrachte Katalysator fest angeordnet ist.
Als erstes Erzeugnis entstehen die Lactame, im Falle der 8-Cyanvaleriansäure das Caprolactam. Von der Art des verwendeten Hydrierungskatalysators und den übrigen Umsetzungsbedingungen hängt es ab, ob und in welchem Maße das entstandene Lactam weiter zum entsprechenden Hexamethylenimin hydriert wird. Beim Arbeiten in Gegenwart von Ammoniak entsteht, besonders bei höheren Temperaturen, aus dem Imin das offenkettige Diamin.
Die Lactame sind wertvolle Ausgangsstoffe für die Herstellung von Polyamiden. Sie waren technisch bisher nur durch Umlagerung der Oxime der entsprechenden alicyclischen Ketone zugänglich. Auch die durch Weiterhydrierung der Lactame entstehenden ringförmigen und offenkettigen Stickstoffverbindungen sind wertvolle Ausgangsstoffe für weitere chemische Umsetzungen.
Es ist aus der britischen Patentschrift 490 g22 bekannt, Adipinsäuredinitril durch katalytische Hydrierung in Hexamethylendiamin und Hexamethylenimin umzuwandeln. Nach diesem Verfahren erhält man keine Lactame. Soweit bei dem vorliegenden Verfahren an Stelle von Lactamen Hexamethylendiamin oder Hexamethylenimin entstehen, hat es dadurch technische Bedeutung, daß es die Umwandlung anderer Ausgangsstoffe als Adipinsäuredinitril in diese wertvollen Amine gestattet.
Die in den nachstehenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile. Beispiel i 35 Teile 8-Cyanvaleriansäureäthylester (Kplg = 138 bis 14o°) werden mit io Teilen eines durch Zersetzen einer Kobalt-Aluminium-Legierung mittels Alkalilauge hergestellten Kobaltkatalysators und 4o Teilen Äthanol in einem Druckgefäß bei i2o° mit Wasserstoff unter Zoo Atmosphären Druck so lange unter dauerndem Nachpressen von Wasserstoff erhitzt, bis kein Wasserstoff mehr aufgenommen wird. Man filtriert das Umsetzungsgemisch vom Katalysator ab und destilliert. Man erhält so neben geringen Mengen Hexamethylenimin und Hexamethylendiamin etwa 13 Teile Caprolactam (Kpl5 = 14o bis z42°) entsprechend einer Ausbeute von 52 °/o.
Beispiel 2 4o Teile 8-Cyanvaleriansäure (Kpo,B = 13o bis i33°), 5 Teile eines Katalysators, der io °% Palladium auf go °/o Tierkohle niedergeschlagen enthält, und 4o Teile Wasser werden in einer Hochdruckbombe bei ioo° unter Aufpressen von Wasserstoff von 2ooAtmosphären Druck 8 Stunden erhitzt. Bei der Destillation des Umsetzungsgemisches erhält man neben geringen Mengen eines aus Hexamethylenimin bestehenden Vorlaufs in etwa 3o°/oiger Ausbeute Caprolactam und eine größere Menge einer hochsiedenden Fraktion vom KpQ," = 22o bis 225°. Beispiel 3 Zu 4o Teilen 8-Cyanvaleriansäureäthylester, 4o Teilen Methanol und io Teilen Raney-Nickel preßt man in einer Kupferbombe Wasserstoff unter ioo Atmophären Druck auf, erhitzt auf ioo° und hält 4 Stunden auf dieser Temperatur, während man einen Wasserstoffdruck von Zoo Atmosphären aufrechterhält. Bei der Destillation des Umsetzungsgemisches erhält man 45 0/u Caprolactam und eine hochsiedende Fraktion (Kpl,o = Zoo bis 24o°). Beispiel 4 38 Teile ö-Cyanvaleriansäureäthylester werden in Gegenwart von 2o Teilen Raney-Kobalt mit io Teilen Ammoniak und 6o Teilen Äthanol in einem Druckgefäß bei i2o° mit Wasserstoff von Zoo Atmosphären so lange unter dauerndem Nachpressen von Wasserstoff erhitzt, bis nichts mehr aufgenommen wird. Das Umsetzungsgemisch enthält neben geringen Mengen Hexamethylenimin und Hexamethylendiamin etwa ii Teile Caprolactam.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von siebengliedrigen Heterocyclen von der Art der Caprolactame und der Hexamethylenimine und von offenkettigen Stickstoffverbindungen in Weiterbildung des Verfahrens nach Patent 765 2o3, dadurch gekennzeichnet, daß man hier b-Cyanalkylcarbonsäuren, ihre Amide oder ihre Ester als Ausgangsstoffe benutzt.