NL8403258A

NL8403258A - Werkwijze voor de bereiding van pyrimidine.

Info

Publication number: NL8403258A
Application number: NL8403258A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1986-05-16
Also published as: EP0181026B1; DE3576501D1; ATE50991T1; JPS61103875A; EP0181026A1; US4719299A

Description

0 * , „ JAS/WCH/JB/WP/mjh STAHICARBON B.V. (Licensing subsidiary of DSM)

Uitvinder: Roland E. van der Stoel te Buchten -1- PN 3588

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN PYRIMIDINE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van pyrimidine door reactie in de gasfase van diaminopropaan met een Οχ reagens in aanwezigheid van een overmaat methanol en/of koolmonoxide en van een metallische katalysator. Pyrimidine wordt 5 onder andere toegepast als tussenprodukt bij de synthese van organische verbindingen zoals bijvoorbeeld gewasbeschermingsmiddelen.

Een werkwijze als in de aanhef beschreven is bekend uit Yaku-gaku Zasshi 9£: 1005-1012 (1976). Dit artikel heeft betrekking op de gasfase synthese van 2-alkylpyrimidines uit diaminopropaan en aldehy-10 des in aanwezigheid van een viertal katalysatoren, te weten Pd (2 Z)-Al2Q3, Pt (2 Z)-Al2Q3, Rh (2 Z)-Al2Q3 en

Pt (1 Z)-Rh ( 1 Z)-Al203. Bij de verschillende cyclizatie experimenten werden volgens dit artikel de beste resultaten behaald met de Pt-Rh katalysator en met de Rh-katalysator. De Pd katalysator was nauwelijks 15 actief. Terloops wordt in het artikel een opbrengst aan pyrimidine uit diaminopropaan en formaldehyd vermeld van 6 % (naast 6 % 2-methylpyrimidine en 19 Z 2-ethylpyrimidine). Uit tabel I is af te leiden dat bij dit experiment de Pt-Rh katalysator werd toegepast. Een verklaring voor de lage opbrengst aan pyrimidine zochten de auteurs 20 aan het eind van hun artikel in de instabiliteit van het voorgestelde tussenprodukt hexahydropyrimidine, alsmede in de gevoeligheid voor nevenreacties van dit tussenprodukt. In het algemeen ontraden de auteurs de toepassing van Pd katalysatoren in cyclizatiereacties als door hen in genoemd artikel beschreven.

25 Door dezelfde researchgroep is in Yakugaku Zasshi 97_: 373-381 (1977) de reactie beschreven van diaminopropaan met methanol tot pyrimidine met een opbrengst van 7 %. Details over deze reactie worden niet beschreven, maar waarschijnlijk werd ook hier als katalysator 8403258

«V

% * L' -2-

Pt (1 %)-Rh (1 %)-Αΐ2θ3 toegepast.

De uitvinding voorziet in een werkwijze voor de bereiding van pyrimidine in een hogere opbrengst die economisch interessant is· De werkwijze volgens de uitvinding voor de bereiding van pyrimidine door 5 reactie in de gasfase van diaminopropaan met een Ci reagens in aanwezigheid van een overmaat methanol en/of koolmonoxide en van éen metallische katalysator is gekenmerkt, doordat men de reactie uitvoert in aanwezigheid van een met een alkalimetaal gepromoteerde palladium katalysator en vervolgens uit het verkregen reactiemengsel pyrimidine 10 wint. Hierdoor wordt bereikt dat men pyrimidine in één reactiestap in een goede opbrengst kan verkrijgen.

Onder Ci reagens wordt in dit verband verstaan een verbinding die één (met diaminopropaan onder waterafsplitsing condenseerbare) formylgroep met als formule HCOX omvat, waarbij X een H, OH, 00¾ of 15 NH2 groep voorstelt, alsmede koolmonoxide en verbindingen die onder de reactieomstandigheden althans gedeeltelijk kunnen ontleden tot een zodanige formylgroep bevattende verbinding of tot koolmonoxide.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan men als Cl reagens bijvoorbeeld formaldehyd, formamide, methanol, methylformiaat, miere-20 zuur of koolmonoxide toepassen. Als Ci reagens kan men bijvoorbeeld ook trioxaan toepassen, dat onder de reactieomstandigheden althans gedeeltelijk tot formaldehyd kan ontleden. Bij voorkeur wordt als Cl reagens methanol, formamide of koolmonoxide toegepast.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt uitgevoerd in aan-25 wezigheid van een overmaat methanol en/of koolmonoxide. Indien men als Ci reagens dan tevens methanol of koolmonoxide toepast, omvat het totale reactiesysteem een minimum aan verbindingen aan de invoer kant. De hoeveelheid methanol en/of koolmonoxide bedraagt in het algemeen 2-100, bijvoorkeur 5-50 keer de hoeveelheid diaminopropaan, berekend 30 op molaire basis. Bij een hoeveelheid hiervan kleiner dan een 2-voudige molaire overmaat wordt de opbrengst aan pyrimidine kleiner. Hoeveelheden groter dan een 100-voudige overmaat bieden geen extra voordeel, doch vereisen een relatief groot reactorvolume, hetgeen een ongunstige invloed heeft op de vaste kosten voor de bereiding van 35 pyrimidine.

8403258 -3- “ ♦ · « Ί

Men kan als verdunningsgas nog waterstof toevoegen om de katalysator te aktiveren alsmede om de levensduur van de katalysator te verlengen, bijvoorbeeld in een molaire verhouding berekend ten opzichte van diamlnopropaan van 0-20.

5 Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden met alkalime- taal gepromoteerde palladium katalysatoren toegepast. Deze katalysatoren bevatten in het algemeen 0,1-10 gew.Z palladium, bij voorkeur 0,5-5 gew.Z, berekend op de totale katalysator. Als promotor kunnen bijvoorbeeld natrium, kalium en lithium worden toegepast, waarbij 10 natrium de voorkeur geniet. De hoeveelheid alkalimetaal in de totale katalysator kan 0,5-5 gew.Z bedragen, bij voorkeur 0,5-2 gew.Z.

De katalysator kan op een op zichzelf bekende drager worden toegepast. Dergelijke dragers kunnen bijvoorbeeld aluminiumoxide, koolstof en siliciumoxide bevatten.

15 Katalyatoren als boven beschreven zijn gebruikelijk in de handel verkrijgbaar.

De werkwijze volgens de uitvinding kan bij diverse temperaturen worden uitgevoerd, bijvoorbeeld in het gebied van 200-550 °C. De voorkeur gaat uit naar een temperatuur van 300-400 °C.

20 Voor de praktische realisatie van de werkwijze volgens de uitvinding komen de op zich zelf bekende uitvoeringsvormen van gasfase-reactles in aanmerking, bijvoorbeeld de uitvoeringsvorm waarbij het gasvormige uitgangsmengsel wordt geleid over de katalysator in de vorm van een vast bed of een zogenaamd fluid bed. De ruimtelijke 25 doorvoersnelheid kan worden gevarieerd, bijvoorbeeld tussen 0,001 en 2 g uitgangsverbinding per milliliter katalysatormateriaal (schudvolume) per uur. De druk waarbij de reactie in de gasfase plaatsvindt is op zichzelf niet van belang, zodat men de reactie in het algemeen bij autogene druk zal uitvoeren.

3Q De opwerking van het bij de reactie verkregen pyrimidine kan op zichzelf bekende wijze plaatsvinden door te koelen en door vervolgens bijvoorbeeld een destillatie of extractie uit te voeren.

De uitvinding wordt in de volgende voorbeelden nader toegelicht .

8403258 *»* w * -Λ * * -4-

Voorbeeld I

Door een vertikale buisvormige reaktor van 22 mm doorsnede en 400 mm lengte waarin zich een zone van 50 ml katalysator bevond, en die was voorzien van een verwarmingsmantel, werd van boven naar bene-5 den een gasvormig mengsel van 1,3-diaminopropaan, methanol en . ... . waterstof geleid. Per mol 1,3-diaminopropaan werd 20 mol methanol en 3,5 mol waterstof toegepast. Als katalysator werd Pd (1 %)-Na (1 %) op γ-Αΐ203 toegepast. Per ml katalysator werd 0,12-0,19 g 1.3- diaminopropaan per uur doorgeleid. De temperatuur van de verwar-10 mingsmantel werd ingesteld op 350 °C. Door de endotheme reaktie die plaatsvond in het katalysatorbed was de temperatuur in het katalysa-torbed enige tientallen graden lager (Gelijktijdige omzetting van methanol in koolmonoxide en waterstof).

Het reactiegas werd in twee trappen gekoeld tot 12 °C. Van het gecon-15 denseerde reactiemengsel werden regelmatig in de tijd monsters genomen* De samenstelling van de vloeistofmonsters werd gaschromatografisch bepaald.

Uit deze bepaling alsmede uit het gewicht van de aan de reactor toegevoerde hoeveelheid 1,3-diaminopropaan die in de betreffende 20 periode van monsteraame (1 uur) was overgeleid kon de konversie van 1.3- diaminopropaan en de selektiviteit tot pyrimidine, 2-methylpyrimidine en 2-ethylpyrimidine worden berekend.

De selektiviteit werd berekend op omgezet diaminopropaan. Verondersteld werd dat pyrimidine wordt gevormd uit een equimolaire 25 hoeveelheid diaminopropaan (+ methanol). Bij de bereiding van de selektiviteit voor 2-methylpyrimidine en 2-ethylpyrimidine werd uitgegaan van de veronderstelling dat per mol van elk van deze pyrimidine derivaten 2 mol diaminopropaan nodig was.

Gedurende 121 uren werd een volledige konversie van 30 1,3-diaminopropaan verkregen en een gemiddelde selektiviteit tot pyri midine van 28 %, tot 2-methylpyrimidine van 2 % en tot 2-ethylpyrimidine van 8 %.

Vergelijkend voorbeeld I

Op de wijze als beschreven in voorbeeld I werd als katalysa-35 tor gebruikt Pd (1 %)-Na (0,06 %) op γ-Αΐ2θ3 en werd 0,26 g 8403258 ft é -5- 1.3- diaminopropaan per ml katalysator en per uur doorgeleid. Gedurende 6 uren werd een volledige konversie van 1,3-diaminopropaan verkregen en een gemiddelde selektiviteit tot pyrimidine van 9 %, tot 2-methylpyrimidine van 8 % en tot 2-ethylpyrimidine van 37 %.

5 Vergelijkend voorbeeld II

Op de wijze als beschreven in voorbeeld I werd als katalysator gebruikt Pd (1 %)-Na (0,3 %)- op γ-Αΐ203 en werd 0,23 g 1.3- diaminopropaan per ml katalysator per uur doorgeleid. Gedurende 2 uren werd een volledige konversie van 1,3-diaminopropaan verkregen en 10 een gemiddelde selektiviteit van 10 % tot pyrimidine, 6 % tot 2-methylpyrimidine en 24 Z tot 2-ethylpyrimidine.

Voorbeeld II

Op de wijze als beschreven in voorbeeld I werd als katalysator gebruikt Pd (1 %)-Na (0,8 %) op γ-Αΐ2θ3 en werd 0,13-0,24 g 15 1,3-diaminopropaan per ml katalysator per uur doorgeleid. Gedurende 52 uren werd een volledige konversie van 1,3-diaminopropaan verkregen en een gemiddelde selektiviteit van 23 X tot pyrimidine, 6 % tot 2-methylpyrimidine en 24 X tot 2-ethylpyrimidine.

840 32 5 8

Claims

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men als Cl reagens formaldehyd, formamide, methanol, methylformiaat, 10 mierezuur, trioxaan of koolmonoxide toepast.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men de reactie uitvoert hij een temperatuur van 300-400 °C.
4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men als drager voor de katalysator aluminiumoxide toepast.
5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men palladium in een hoeveelheid van 0,5-5 gew.%, berekend op de totale katalysator toepast.
6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat men de alkalimetaal promotor toepast in een hoeveelheid van 0,5-2 20 gew.%, berekend op de totale katalysator.
7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat men als alkalimetaal natrium toepast.
8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat men waterstof aan de reactie toevoert in een molaire verhouding ten 25 opzichte van diaminopropaan van 0-20.
9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat men per mol diaminopropaan in totaal 5-50 mol methanol en/of koolmonoxide toepast.
10. Werkwijze zpals in hoofdzaak is beschreven en/of in de voorbeelden 30 is toegelicht.
11. Pyrimidine verkregen onder toepassing van een der voorgaande conclusies. 8403258