NO122977B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av "'-amino-alkan-nitriler.

Nærværende oppfinnelse angår fremstillingen av w-amino-alkan-nitriler ved dehydrering av lactamer.

Det er kjent at dehydrering av kapro-lactamer kan utføres ved å føre lactamet i dampfase sammen med ammoniakk over en katalysator bestående av kobber på silikagel. Imidlertid er utbyttet av <«-amino-kapronitril som oppnås ved denne fremgangsmåte bare 25 %.

Det er også kjent f. eks. fra tysk pa-tent 883.155 at utbyttet av w-amino-kap-ronitril oppnådd ved denne dehydrering kan økes til ca. 50 % hvis en blanding av aktivert aluminiumoksyd og kobber på pimpesten brukes som katalysator og tem-peraturen holdes ved 360°C.

Utbyttene av M-aminonitril som kan

oppnås ved disse kjente fremgangsmåter er for laye til å tillate at o)-aminokapronitril kan fremstilles i industriell målestokk, og dessuten dannes der for mange biprodukter.

For å bestemme hvorvidt utbyttet kan økes er forsøk blitt utført, ved hvilke fremgangsmåten er utført ved temperaturer øket til over 400° C. Resultatet var at skjønt dehydreringen ble fremskyndet falt utbyttet av m-aminokapronitril til under 40 % samtidig som flere biprodukter opp-nåddes. Av denne grunn er det utført for-søk med andre dehydreringskatalysatorer.

Det er kjent at for å utføre dehyd-reringsreaksjoner kan forskjellige stoffer anvendes som katalysatorer. Disse dehydreringskatalysatorer kan deles innen tre klasser: a. katalysatorer sure i vann, som bor-fosfat, lere behandlet med syre (f. eks. bentonitt behandlet med saltsyre), fosfor-syre på en bærer, f. eks. på kiselgur, ful-lere jord eller silika; b. katalysatorer tilnærmet nøytrale i vann, som kaolin og aktivert aluminiumoksyd; c. katalysatorer alkaliske i vann, som oksydene av de alkaliske jordmetaller, f. eks. kalsiumoksyd og bariumoksyd.

Forsøk har vist at katalysatorer av disse forskjellige klasser ikke alltid har de samme dehydrerende egenskaper, og sær-lig at ved fremstillingen av oi-amino-alkan-nitriler fra lactamer varierer karakteren av dehydreringsprodpktene med forand-ring i klassen av anvendt katalysator.

Det er blitt funnet at o>-amino-alkan-nitriler kan oppnås i gode utbytter ved dehydrering av tilsvarende laktamer i nærvær av et overskudd av ammoniakk under bruk av en dehydreringskatalysator som er tilnærmet nøytral i vann, hvis kontakt-perioden for lactamet med katalysatoren ikke er for lang.

Fremgangsmåten etter nærværende oppfinnelse for fremstilling av w-amino-alkannitril ved dehydrering av det tilsvarende lactam i nærvær av et overskudd av ammoniakk, består i å føre lactamet i dampfase sammen med ammoniakk, ved en temperatur på 250—400 °C, over en katalysator valgt fra gruppen som består av aluminiumoksyd og kaolin.

Ved fremgangsmåten etter oppfinnelsen fremkommer vann ved dehydreringen mens det dannede <o-amino-alkannitril inneholder like mange kullstoffatomer i molekylet som det opprinnelige lactam.

Dehydreringen kan utføres ved atmo-sfæretrykk, og det er ingen påtagelig for-del i å bruke høyere trykk, slik at det an-vendte apparat behøver ikke å være av den art som er egnet for arbeide ved høye trykk. Vanligvis utføres fremgangsmåten ved ca. 0.5 atm. overtrykk bare for å tvinge dampen gjennom reaksjonskammeret fylt med katalysator. Imidlertid kan dampen føres gjennom reaksjonskammeret ved suging, i hvilke tilfelle trykket kan reduseres f.

eks. til ca. halv atmosfære.<N>

Dehydreringskatalysatoren brukes for-trinsvis i form av perler eller irregulære klumper med en gjennomsnittlig diameter på 3—6 mm og innføres i reaksjonskammeret i tilstrekkelig mengde til å tillate fremgangsmåtens utførelse ved å lede dampen gjennom katalysatormassen. Ak-tiviteten hos katalysatoren kan opprett-holdes på enkel måte ved intermittent å føre luft gjennom katalysatormassen iste-denfor lactam og ammoniakk.

Generelt er det funnet at tiden som

lactamdampen er i kontakt med katalysatoren skal være mindre enn 10 sekunder. I hvert tilfelle betyr økning av kontakttiden utover et visst punkt en øket omdannelse av • lactamet, men omfatter

ikke desto mindre en uønsket økning i dannelsen av ikke ønskede biprodukter. Når aktivert aluminiumoksyd brukes som katalysator, er det foretrukket å bruke en kon-takttid på bare !4—IV2 sek. Med kaolin er det foretrukket å bruke en noe lenger kon-takttid, f. eks. 4—8 sekunder.

Den optimale mengde ammoniakk som

føres over katalysatoren sammen med lactamdampen kan lett bestemmes i hvert enkelt tilfelle ved enkle prøver. Det er oppnådd gode resultater med bruk av så lite som 5—15 mol ammoniakk for hvert mol lactam, men den nødvendige minimums-mengde vil i noen grad avhenge av tem-peraturen. En økning av ammoniakkmeng-den, f. eks. til 20, 30, 55, 80 eller mere enn 100 mol pr. mol lactam har gunstig inn-flytelse på dehydreringen, slik at mere lactam omdannes, og virker til å øke mot-standen mot dannelse av biprodukter.

Vanligvis utføres dehydreringen ved ca. 325—375°C. Bruken av de høyere temperaturer innenfor dette område, f. eks. 350—375°C, gir en høyere omdannelse; hvis det er tendens ved disse høyere temperaturer for uønsket dannelse av biprodukter kan denne tendens motvirkes ved å øke mengden ammoniakk. Ved temperaturer under 250 °C er det utilstrekkelig dehydrering, mens over 400 °C blir dannelsen av ikke ønskede biprodukter dominerende.

Ved utførelsen av fremgangsmåten

etter oppfinnelsen foretrekkes der å blande lactamdampen og ammoniakk før disse le-

des over katalysatoren, og dette utføres slik at forvarmet ammoniakk ledes gjennom smeltet lactam eller ved å føre en I strøm av smeltet lactam i retning nedover | gjennom et oppvarmet fordampningskam- I mer og på denne måten bringe den i kon-

takt med ammoniakkgass som stiger opp gjennom kammeret.

Ammoniakken kan skilles fra dampene

som slipper ut fra reaksjonskammeret ved kondensasjon av reaksjonsproduktene, hvoretter den kan brukes igjen og på ny innføres i fordampningskammeret.

Det flytende reaksjonsprodukt består hovedsakelig av m-amino-alkannitril og ikke-omdannet lactam.

Eksempel 1:

Et rør med indre diameter 3 cm og

60 cm langt fylles med kaolinpartikler med en gjennomsnittlig diameter på 3—5 mm.

Lactamdamp og ammoniakk i forhol-

det 20 mol ammoniakk pr. mol lactam føres kontinuerlig gjennom røret ved en temperatur på 358—360 °C og med en hastighet på 218 liter (beregnet ved 0°C

og 1 atm.) pr. liter katalysator pr. time;

kontakttiden er derfor 7 sekunder.

Dampene som unnslipper fra røret kjø-

les til under 50° C for å kondensere det fly-

tende reaksjonsprodukt og skille det fra massen.

En analyse av reaksjonsproduktet ut-

ført etter fjerning av reaksjonsvannet viser at 66.3 % av kaprolactamet er blitt omdannet og at det omdannede produkt be-

står av 96 vekts-% oj-amino-heksan-nitril.

Eksempel 2:

Det samme rør som ble brukt i eksem-

pel 1 brukes med aktivert aluminium som katalysator.

Kaprolactamdamp og ammoniakk, i forholdet 12 mol ammoniakk for hvert mol lactam, føres kontinuerlig gjennom reak-sjonsrøret fylt med aluminiumoksydperler

(diameter 3 mm, tykkelse 2 mm) ved en temperatur på 340 °C og en hastighet av 308 liter (beregnet ved 0° C og 1 atm.) pr.

liter katalysator pr. time; kontakttiden er derfor <x>/2 sek.

En analyse av det flytende reaksjonsprodukt oppnådd etter kondensasjon og fjerning av reaksjonsvannet viser at 53.2 % kaprolactam er blitt omdannet og at det omdannede produkt består av 97 vekts-% 6)-amino-heksan-nitril.

I disse eksempler er kaprolactam brukt som utgangsmateriale, fra hvilket w-amino-heksan-nitril er blitt oppnådd. Fra andre lactamer fremstilles tilsvarende <n-amino-nitriler på liknende måte: fra kaprylolactam: w-amino-oktan-nitril,

fra 2-pyrrolidon (butyrolactam): m-amino-butan-nitril,

fra valerolactam: w-amino-pentan-nitril,

fra oenantolactam: M-amino-heptan-nitril.

Nitrilene oppnådd på denne måte kan

omdannes til tilsvarende alkyldiaminer ved hydrering.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling åv w-amino-alkannitriler ved dehydrering åv de tilsvarende lactamer i nærvær av ét overskudd av ammoniakk, karakterisert véd at lactamet i dampfasen sammen med ammoniakk ved en temperatur på 250—400 °C ledes over en katalysator valgt fra klassen bestående av aluminiumoksyd og kaolin.