PL106536B1 - Sposob wytwarzania 1,3,5-troj/2-cyjanoetylo/izocyjanuranu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 1,3,5,- trój-(2-cyjanoetylo)izocyjanuranu z kwasu cyjanurowego i akrylonitrylu,wykorzystujacyreakcje laczeniasiewymienio¬ nych surowców w odpowiednim srodowisku.

Znane dotychczas sposoby wytwarzania 1,3,5-trój (2- cyjanoetylo) izocyjanuranu polegaja na przylaczeniu akrylo¬ nitrylu do kwasu cyjanurowego albo w N,N-dwumetylofor- mamidzie w obecnosci wodorotlenku trójmetylobenzylo- amoniowego jako katalizatora (opis patentowy USA nr 3235553 z 1966 roku), albo w roztworach Wodnych w obec¬ nosci octanu sodu (opis patentowy japonski nr 27869 z 1968 roku) lub w obecnosci wodorotlenków metali z jed¬ noczesnym zastosowaniem nizszych alkoholi (opis patento¬ wy japonski nr 6626 z 1968 r.).

Wymienione metody dotycza syntez periodycznych.

Charakteryzuja sie one albo malymi wydajnosciami, albo uzyskiwaniem produktów zanieczyszczonych kwasem cyja- nurowym i pochodnymi posrednimi.

Celem wynalazku jest unikniecie wad wymienionych metod i pelne zagospodarowanie surowców pomocniczych oraz produktów posrednich. Dla zrealizowania tego celu opracowano prosty sposób wytwarzania 1,3,5-trój (2-cyjano- etylo)izocyjanuranu, zapewniajacy wysoka czystosc tego zwiazku i maksymalne wykorzystanie surowców i produk¬ tów posrednich w procesie recyrkulacji.

W nowym sposobie wedlug wynalazku wykorzystuje sie dobra rozpuszczalnosc soli kwasu cyjanurowego i trze¬ ciorzedowych amin w roztworach wodnych, a takze bardzo mala rozpuszczalnosc 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanu- ranu w wymienionych roztworach. W czystej wodzie roz- puszczalnosc 1,3,5-trój- (2-cyjanoetylo)izocyjanuranu w tem¬ peraturze 20 °C wynosi 0,02 g/100 g H20. Umozliwia to przeprowadzenie reakcji przylaczania w ukladzie homogen- nym, zapewnia calkowite oddzielenie wytracajacego sie osadu produktu przez jego odsaczenie a w koncu pozwala zawrócic przesacz (roztwór macierzysty) do kolejnych syntez.

W pierwszej syntezie podanego sposobu uzyskuje sie jednoczesnie 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanuran oraz roz¬ twór macierzysty, zawierajacy rozpuszczalnik, katalizator* surowce i produkty posrednie. Synteze prowadzi sie w roz¬ tworze wodnym przy stosunku molowym kwasu cyjanuro¬ wego do trzeciorzedowej aminy do akrylonitrylu równym 1:0,5:2 do 1:1,5:4 w temperaturze 60 do 120°C przy nor¬ malnym lub podwyzszonym do 5 kG/cm2 cisnieniu w ciagu 3 do 12 godzin i przy poczatkowym stezeniu kwasu wynosza¬ cym 0,5 do 1,5 mol.dm-3. Wytraca sie wówczas okolo 30 do 70% molowych 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanuranu.

Z trzeciorzedowych amin najdogodniej jest zastosowac trójetyloamine lub trójetanoloamine. Mozliwe jest takze uzycie amin o nizszej rzedowosci , na przyklad dwuetylo- aminy, która po przereagowaniu z akrylonitrylem w trakcie pierwszej syntezy przeksztalca sie w skuteczny katalizator,.

W drugiej syntezie doprzesaczu oddzielonego odproduktu w poprzedniej syntezie dodaje sie nowa porcje kwasu cyjanurowego i akrylonitrylu z zachowaniem stosunku mo¬ lowego 1:3. Po przeprowadzeniu reakcji w podobnych do pierwszej syntezy warunkach uzyskuje sie produkt z wydaj¬ noscia 70 do 100% wagowych w stosunku do teoretycznej 106 536 )106 536 liczonej dla zadozowanej w drugiej syntezie porcji kwasu cyjanurowego.

W kolejnych syntezach przeprowadzanych na roztworze macierzystym mozliwe jest osiagniecie wydajnosci ustalaja¬ cej sie na wartosci 97% wagowych. W kazdorazowo od¬ tworzonym roztworze macierzystym kontroluje sie zawar¬ tosc reagentów i katalizatora. Wykryte straty katalizatora, wynoszace okolo 0,1% poczatkowej ilosci uzupelnia sie nowa porcja aminy.

Po wielokrotnym wykorzystaniu roztworu macierzystego lotneskladnikimieszaninyreakcyjnej odzyskuje sie na drodze destylacji pod normalnym lub zmniejszonym cisnieniem.

Pozostalosc stanowia kwas cyjanurowy, 1- (2-cyjanoetylo)izo- cyjanuran oraz 1^3-dwu4(2-cyjanoetylo)izocyjanuran, które moga byc rozdzielone i uzyte do innych przemian chemicz¬ nych. 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanuran wytraca sie w pos¬ taci drobnokrystalicznego osadu, który po oddzieleniu przemywa sie woda i suszy w zakresie temperatur 60 do 120°C.

Przy uzyciu czystego kwasu cyjanurowego zawiera on ponad 99% wagowych czystego skladnika. Jego tempera¬ tura topnienia wynosi 223 do 225 °C. Gestosc w 20 °C wynosi 1,428. Bezposrednio po syntezie moze on byc poddany dalszym przemianom chemicznym, w wyniku których powstaja nowe monomery, polimery i srodki po¬ mocnicze.

Przyklad I. Do 600 g wody destylowanej wprowa¬ dza sie przy mieszaniu 129 g (1 mol) kwasu cyjanurowego i 101 g (1 mol) trójetyloammy. Calosc ogrzewa sie do tempe- latury 70°C i po rozpuszczeniu sie kwaszu cyjanurowego wprowadza sie 159 g (3 mole) akrylonitrylu. Reakcje pro¬ wadzi sie 7 godzin w temperaturze 70°C przy ciaglym mieszaniu. Drobnokrystaliczny osad 1,3,5-trój (2-cyjano- etylo)izocyjanuranu saczy sie w temperaturze 20 °C, prze¬ mywa 30 cm3 wody,która laczy siez przesaczemoraz 100 cm* wody, która sie oddziela. Osad suszy sie w temperaturze 60 do 120 °C. Otrzymuje sie 147 g osadu o temperaturze top¬ nienia 223—224 °C. Daje to wydajnosc 51% w stosunku do teoretycznej.

Do przesaczu (roztworu macierzystego) oddzielonego w pierwszej^ syntezie w ilosci okolo 840 g wprowadza sie przy mieszaniu 129 g '(1 mol) kwasu cyjanurowego i 159 g (3 mole) akrylonitrylu. Po 8 godzinach prowadzenia re¬ akcji w temperaturze 70°C otrzymuje sie 242 g 1,3,5-trój (2- cyjanoetyloHzocyjanuranu. Stanowi to wydajnosc 84% w stosunku do teoretycznej, liczonej dla zadozowanej w tej syntezie ilosci kwasu cyjanurowego. Roztwór macierzysty oddzielony w drugiej syntezie wykorzystuje sie w nastep¬ nych.

W trzeciej syntezie po 8 godzinach prowadzenia reakcji w temperaturze 70°C otrzymuje sie 280 g 1,3,5-trój (2-cyja- noetylo)izocyjanuranu. Daje to wydajnosc 97%. 45 50 Przyklad II. Do 600 g wody destylowanej wprowadza sie przy mieszaniu 129 g (1 mol) kwasu cyjanurowego i 149 g (1 mol) trójetanoloaminy, zwanej inaczej trój (P- hydroksyetylo)-amina oraz 159 g (3 mole) akrylonitrylu.

Calosc ogrzewa sie do temperatury 90 °C w szczelnym ukladzie przy nadcisnieniu okolo 0,1 kG • cm-2. Po 6 go¬ dzinach prowadzenia reakcji w temperaturze 90°C otrzy¬ muje sie, przy podobnym jak w przykladzie 1 sposobie wyodrebniania, 187 g 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanu- ranu. Wydajnosc 65% w stosunku do teoretycznej.

Do roztworu macierzystego oddzielonego w pierwszej syntezie, podobnie jak w przykladzie 1, wprowadza sie 129 g (1 mol) kwasu cyjanurowego i 159 g (3 mole) akrylonitrylu.

Po 8 godzinach prowadzenia reakcji w temperaturze 90 °C otrzymuje sie 283 g 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanuranu.

Daje to wydajnosc 98% w stosunku do teoretycznej, liczonej dla zadozowanej w tej syntezie ilosci kwasu cyjanurowego.

Przyklad III. Do 600 g wody destylowanej wprowa¬ dza sie przy mieszaniu 129 g (1 mol) kwasu,cyjanurowego, 73,1 g (1 mol) dwuetyloaminy i 212 g (4 mole) akryloni¬ trylu. Calosc ogrzewa sie do temperatury 80°C w szczelnym Ukladzie przy nadcisnieniu okolo 0,1 kG en)*2. Po 8 godzi¬ nach prowadzenia reakcji w temperaturze 80 °C otrzymuje sie, rjra/podobnym jak w przykladzie 1 sposobie wyodre¬ bniania) 160 g 1,3,5-trój (2-cyjanoetylo)izocyjanuranu. Wy¬ dajnosc 55,5% w stosunku do teoretycznej.

Do roztworu macierzystego oddzielonego w pierwszej syntezie wprowadza sie 129 g (1 mol) kwasu cyjanurowego i 159 g (3 mole) akrylonitrylu. Po 7 godzinach prowadzenia reakcji w temperaturze 80°C otrzymuje sie 258 g 1,3,5-trój- (2-cyjanoetylp)izocyjanuranu. Daje to wydajnosc 89,5% w stosunku do teoretycznej, liczonej dla zadozowanej w tej syntezie ilosci kwasu cyjanurowego.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania l^,5-trój(2-cyjanoetylo)izocyja- mirami z kwasu cyjanurowego i akrylonitrylu w srodowiska wodnym snamftanny tym, ze reakcje prowadzi sie w obe¬ cnosci trzeciorzedowych amin, a wytracony 1,3,5-trój (2-cy- janoetylo)izocyjanuran oddziela sie od roztworu na drodze filtracji, przemywa woda i suszy, natomiast roztwór pore¬ akcyjnypo uzupelnieniustratkatalizatora i po wprowadzeniu nowej porcji kwasu cyjanurowego oraz akrylonitrylu za¬ wraca sie do kolejnej syntezy.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie przy stosunku molowym kwasu cyjanurowego do trzeciorzedowej aminy do akrylonitrylu równym odpo¬ wiednio od 1:0£ :2 do 1:1,5:4 w temperaturze 60 do 120 °C, przy normalnym lub podwyzszonym do 5 kG • cm-* cis¬ nieniu i przy poczatkowym stezeniu kwasu wynoszacym 0,5 do 1,5 mol.dm-3 w ciagu 3 do 12 godzin. / LZG Z-d 3 w Pab., zam. 1468-79 nakl, 95+20 egz. Cena 45 zl