RU2083559C1

RU2083559C1 - Process for preparing 1-cyano-2-iminocyclopentane

Info

Publication number: RU2083559C1
Application number: RU94010124A
Authority: RU
Inventors: Израиль Яковлевич Лубяницкий; Светлана Михайловна Постернак; Игорь Борисович Ильенко
Original assignee: Государственный научно-исследовательский и проектный институт химических технологий
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU94010124A; UA21881C2

Abstract

FIELD: main organic synthesis, more particularly preparation of drugs, and other types of organic synthesis. SUBSTANCE: of 1-cyano-2-iminocyclopentane is accomplished by cyalization of adipodinitrite in the presence of alkali catalyst and gas containing no oxygen at elevated temperature and atmospheric pressure to isolate the desired product by crystallization. The alkali catalyst is potassium hydroxide on carrier, and process is carried out in gas phase in the presence of ammonia at catalyst to adipodinitrile or mixture of adiponitrile and mother liquor to ammonia volumetric ratio of 1: 711-1850:6.3-46.2 at 245-340 C followed by condensation of vapor-gas mixture and desorption of ammonia. Improved process is rendered continuous and processible. EFFECT: more efficient preparation process. 4 tbl

Description

Изобретение относится к основному органическому синтезу, в частности, к способам получения 1-циан-2-иминоциклопентана, являющегося исходным сырьем для получения лекарственных препаратов и других видов органических синтезов. The invention relates to basic organic synthesis, in particular, to methods for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane, which is the feedstock for producing drugs and other types of organic syntheses.

Известны способы получения 1-циан-2-иминоциклопентана (имина) в качестве побочного продукта в промышленном производстве адиподинитрила аммонолизом адипиновой кислоты, при электрогидродинамеризации акрилонитрила, при взаимодействии адиподинитрила с реактивом Гриньяра и других процессах получения адиподинитрила, благодаря его циклизации /1/. Содержание имина в адиподинитриле-сырце не превышает 0,2-2 мас. Known methods for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane (imine) as a by-product in the industrial production of adipodinitrile by ammonolysis of adipic acid, by electrohydrodynamization of acrylonitrile, by the interaction of adipodinitrile with Grignard reagent and other processes for the preparation of adipodinitrile / due to its cyclization. The imine content in raw adipodinitrile does not exceed 0.2-2 wt.

Известны способы получения имина путем циклизации адиподинитрила, заключающиеся в том, что процесс осуществляют в жидкой фазе с использованием различных видов органических соединений в качестве растворителя, в присутствии щелочных катализаторов (алкоголяты натрия, лития), в атмосфере инертного газа или без него при температуре кипения реакционной смеси /2/. В результате получают имин с температурой плавления 147-148^oC. При этом в зависимости от условий введения синтеза идет преимущественное образование имина, или его димера, или их смеси. Способы /2/ имеют препаративное значение.Known methods for producing imine by cyclization of adipodinitrile, namely, that the process is carried out in the liquid phase using various types of organic compounds as a solvent, in the presence of alkaline catalysts (sodium alcoholates, lithium), in an inert gas atmosphere or without it at the boiling point of the reaction mixture / 2 /. The result is an imine with a melting point of 147-148 ^o C. In this case, depending on the conditions for the introduction of synthesis is the predominant formation of imine, or its dimer, or a mixture thereof. Methods / 2 / have a preparatory value.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана /3/, включающий циклизацию адиподинитрила в жидкой фазе в присутствии третбутилата натрия или калия при температуре кипения реакционной смеси в течение 2-8 ч и последующее охлаждение реакционной смеси. Охлажденную реакционную смесь обрабатывают йодом, а затем хлороформом с дальнейшей перекристаллизацией выделенных кристаллов имина из хлороформа. Выход имина составляет до 85% с температурой плавления 147-148^oC.The closest in combination of features is a method for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane / 3 /, including cyclization of adipodinitrile in the liquid phase in the presence of sodium or potassium tert-butylate at the boiling temperature of the reaction mixture for 2-8 hours and subsequent cooling of the reaction mixture. The cooled reaction mixture is treated with iodine and then chloroform, followed by recrystallization of the isolated imine crystals from chloroform. The imine yield is up to 85% with a melting point of 147-148 ^o C.

Однако известный способ имеет ряд недостатков, связанных со сложностью приготовления катализатора с использованием металлического натрия и абсолютного третбутанола и невозможностью повторного использования катализатора. Кроме того, в процессе необходимо использовать обезвоженные растворитель (толуол) и реагент (адиподинитрил). Большие трудности представляет стадия выделения целевого продукта, т.е. при добавлении воды к реакционной смеси оставшийся в ней катализатор может разлагаться водой со взрывом. Процесс является трудоемким, его трудно реализовать в промышленных условиях. However, the known method has several disadvantages associated with the complexity of the preparation of the catalyst using metallic sodium and absolute tertbutanol and the inability to reuse the catalyst. In addition, a dehydrated solvent (toluene) and a reagent (adipodinitrile) must be used in the process. Great difficulty is the stage of selection of the target product, i.e. when water is added to the reaction mixture, the remaining catalyst in it can decompose with explosion. The process is time consuming, it is difficult to implement in an industrial environment.

Задачей данного изобретения является усовершенствование способа получения 1-циан-2-иминоциклопентана за счет использования более доступного и безопасного катализатора, который можно многократно использовать после его регенерации, а также за счет использования более технологичных приемов выделения целевого продукта, исключающих взрывоопасность процесса, чтобы обеспечить полноту сработки адиподинитрила в целевой продукт, технологичность способа и его промышленную применимость. The objective of the invention is to improve the method for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane by using a more affordable and safe catalyst that can be reused after its regeneration, as well as through the use of more technological methods for isolating the target product, eliminating the explosion hazard of the process, to ensure completeness adipodinitrile discharges into the target product, manufacturability of the method and its industrial applicability.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения 1-циан-2-иминоциклопентана, заключающимся в том, что адиподинитрил подвергают циклизации в присутствии щелочного катализатора и газа, не содержащего кислорода, при повышенной температуре и атмосферном давлении с выделением целевого продукта кристаллизацией. The problem is solved by the proposed method for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane, which consists in the fact that adipodinitrile is subjected to cyclization in the presence of an alkaline catalyst and gas that does not contain oxygen at elevated temperature and atmospheric pressure with the release of the target product by crystallization.

Отличительными от прототипа признаками являются использование в качестве щелочного катализатора гидрооксида калия, нанесенного на гетерогенный носитель, причем процесс проводят в газовой фазе в присутствии аммиака при объемном соотношении катализатор:адиподинитрил или смесь адиподинитрила и маточного раствора, полученного после отделения кристаллов имина-сырца, аммиак, равном 1:71-1850:6,3-46,2, при температуре 245- 340^oC с последующими конденсацией парогазовой смеси и десорбцией аммиака.Distinctive features from the prototype are the use of potassium hydroxide supported on a heterogeneous carrier as an alkaline catalyst, the process being carried out in the gas phase in the presence of ammonia at a volume ratio of catalyst: adipodinitrile or a mixture of adipodinitrile and the mother liquor obtained after separation of the crude imine crystals, ammonia, equal to 1: 71-1850: 6.3-46.2, at a temperature of 245-340 ^° C, followed by condensation of the vapor-gas mixture and desorption of ammonia.

В качестве исходного сырья вместо адиподинитрила можно использовать смесь адиподинитрила и маточного раствора после выделения 1-циан-2-иминоциклопентана. Процесс осуществляют по проточно-циркуляционной схеме. Instead of adipodinitrile, a mixture of adipodinitrile and mother liquor after isolation of 1-cyan-2-iminocyclopentane can be used as a feedstock. The process is carried out according to the flow-circulation scheme.

Предлагаемый способ позволяет получать имин с конверсией за один проход до 20,1% Последующая циркуляция отделенного маточного раствора позволяет осуществлять практически полную (до 100%) обработку исходного сырья (адиподинитрила) в целевой продукт. The proposed method allows to obtain imine with a conversion in one pass up to 20.1%. The subsequent circulation of the separated mother liquor allows for almost complete (up to 100%) processing of the feedstock (adipodinitrile) into the target product.

Поиск, проведенный по источникам научно-технической и патентной информации, показал, что совокупность всех существенных признаков заявляемого технического решения неизвестна. Поэтому можно считать, что предлагаемый способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана соответствует требованиям новизны, т.к. он неизвестен из уровня техники. A search conducted by sources of scientific, technical and patent information showed that the totality of all the essential features of the claimed technical solution is unknown. Therefore, we can assume that the proposed method for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane meets the requirements of novelty, because he is unknown from the prior art.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что разработан технологический процесс, который пригоден для реализации в промышленных условиях. При этом процесс осуществляют не в жидкой, а в газовой фазе с использованием безопасного в эксплуатации гетерогенного катализатора, содержащего нанесенный гидроксид калия, приготовление которого существенно проще. Упрощается по сравнению с прототипом и стадия выделения целевого продукта имина за счет самопроизвольной кристаллизации целевого продукта после десорбции аммиака из реакционной смеси и охлаждения суспензии. A distinctive feature of the proposed method is that a process has been developed that is suitable for implementation in an industrial environment. The process is carried out not in the liquid, but in the gas phase using a safe heterogeneous catalyst in operation containing supported potassium hydroxide, the preparation of which is much simpler. Compared with the prototype, the stage of isolating the target product of imine is also simplified due to spontaneous crystallization of the target product after desorption of ammonia from the reaction mixture and cooling of the suspension.

Сопоставительный анализ существенных отличительных признаков предлагаемого способа и известных признаков показывает, что отличительный существенный признак, касающийся использования аммиака для циклизации адиподинитрила, применен впервые. При этом увеличение расхода аммиака в исследованных пределах способствует повышению степени циклизации адиподинитрила (см. табл. 1), т.е. аммиак в данном случае проявляет новую функцию функцию реагента, а не только газа-носителя. Вся совокупность существенных отличительных признаков также позволяет получить новый результат практически полную (до 100%) сработку адиподинитрила в 1-циан-2-иминоциклопентан при существенном упрощении способа. Таким образом, можно сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует требованиям изобретательского уровня. A comparative analysis of the essential distinguishing features of the proposed method and the known features shows that the distinctive essential feature regarding the use of ammonia for cyclization of adipodinitrile was applied for the first time. At the same time, an increase in the consumption of ammonia within the studied limits contributes to an increase in the degree of cyclization of adipodinitrile (see Table 1), i.e. ammonia in this case exhibits a new function, the function of the reagent, and not just the carrier gas. The whole set of essential distinguishing features also allows you to get a new result almost complete (up to 100%), the adipodinitrile in 1-cyan-2-iminocyclopentane with a significant simplification of the method. Thus, we can conclude that the claimed method meets the requirements of an inventive step.

Оптимальной температурой процесса является 245-340^oC. При температуре более высокой, чем 340^oC идет сильное осмоление продуктов реакции. При температуре ниже 245^oC прекращает существование парогазовая смесь адиподинитрил-аммиак.The optimum process temperature is 245-340 ^o C. At a temperature higher than 340 ^o C there is a strong resinification of the reaction products. At temperatures below 245 ^o C the vapor-gas mixture of adipodinitrile-ammonia ceases to exist.

Во всех опытах в качестве исходного сырья использовали адиподинитрил-ректификат, получаемый каталитическим аммонолизом адипиновой кислоты Северодонецкого ПО "Азот". In all experiments, adipodinitrile rectified, obtained by catalytic ammonolysis of adipic acid from Severodonetsk PO Azot, was used as a feedstock.

Примеры 1 9. В стеклянный реактор с внутренним диаметром 28 мм, снабженный электрообогревателем и термопарой, загружают катализатор (гидроксид калия, нанесенный на твердый носитель), содержащий 30 мас. KOH. После разогрева катализатора в токе аммиака до заданной температуры в зону испарения подают адиподинитрил и газообразный аммиак в определенном соотношении. В реакторе при температуре 245- 340^oC происходит циклизация адиподинитрида в имин. Выходящую из реактора парогазовую смесь охлаждают в сепараторе, где поддерживают температуру 50-120^oC. При этом происходит десорбция аммиака. Продукт реакции имин в виде суспензии в адиподинитриле направляют в приемник, где охлаждают до комнатной температуры. Выпавшие кристаллы целевого продукта отделяют и подвергают перекристаллизации из изопропилового спирта при температуре кипения раствора. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры, выпавшие кристаллы промывают изопропиловым спиртом и сушат в токе азота. Получают имин с температурой плавления 147-148,5^oC. Проба имина на чистоту методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) выдерживает испытания (пластинки "Silufol" UV₂₅₄ фирмы "Kavalier", Чехо-Словакия; хроматография восходящая; растворитель для камеры -смесь бензол-ацетонитрил /2:5/). Результаты осуществления примеров 1-9 представлены в табл. 2.Examples 1 9. In a glass reactor with an inner diameter of 28 mm, equipped with an electric heater and a thermocouple, load the catalyst (potassium hydroxide deposited on a solid support) containing 30 wt. Koh. After heating the catalyst in a stream of ammonia to a predetermined temperature, adipodinitrile and gaseous ammonia are fed into the evaporation zone in a certain ratio. In the reactor at a temperature of 245-340 ^° C., adipodinitride is cyclized to imine. The gas-vapor mixture leaving the reactor is cooled in a separator, where a temperature of 50-120 ^° C is maintained. In this case, ammonia desorption occurs. The reaction product imin in the form of a suspension in adipodinitrile is sent to a receiver, where it is cooled to room temperature. The precipitated crystals of the target product are separated and subjected to recrystallization from isopropyl alcohol at the boiling point of the solution. The resulting solution was cooled to room temperature, the precipitated crystals were washed with isopropyl alcohol and dried in a stream of nitrogen. An imine is obtained with a melting point of 147-148.5 ^o C. A purity test of imine by thin layer chromatography (TLC) can withstand testing (Silufol plates UV ₂₅₄ from Kavalier, Czechoslovakia; ascending chromatography; solvent for the chamber - benzene mixture -acetonitrile / 2: 5 /). The results of the implementation of examples 1-9 are presented in table. 2.

Примеры 10 17. Способ осуществляют в условиях примеров 1-9, но вместо адиподинитрила используют маточный раствор после отделения сырых кристаллов имина. Результаты осуществления примеров представлены в табл. 3. Examples 10 17. The method is carried out under the conditions of examples 1-9, but instead of adipodinitrile, a mother liquor is used after separation of the crude crystals of imine. The results of the examples are presented in table. 3.

Примеры 18-20. Способ осуществляют в условиях примеров 1-9, но вместо адиподинитрила используют его смесь с маточным раствором после отделения кристаллов имина. Результаты осуществления примеров представлены в табл. 4. Examples 18-20. The method is carried out under the conditions of examples 1-9, but instead of adipodinitrile, its mixture with the mother liquor is used after separation of the imine crystals. The results of the examples are presented in table. 4.

Как следует из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получать 1-циано-2-иминоциклопентан, используя в качестве сырья для циклизации адиподинитрил или его смесь с маточным раствором, полученным после отделения кристаллов имина-сырца. При этом данные примеров свидетельствуют о том, что выход целевого продукта не зависит от соотношения исходного адиподинитрила и маточного раствора. As follows from the above examples, the proposed method allows to obtain 1-cyano-2-iminocyclopentane using adipodinitrile or its mixture with the mother liquor obtained after separation of the crude imine crystals as a raw material for cyclization. The data of the examples indicate that the yield of the target product does not depend on the ratio of the starting adipodinitrile and the mother liquor.

Приведенные примеры подтверждают возможность достижения технического результата, предлагаемого заявляемым изобретением. В результате получают полезный продукт 1-циан-2-иминоциклопентан, соответствующий требованиям потребителя для приготовления лекарственного препарата "амиридин" (соответствуют ТУ-113-05-100-7-88 с изменениями N 1, 2 и 3). Выход целевого продукта близок к 100% Образцы имина, полученные заявляемым способом, были переработаны в лекарственный препарат Амиридин (субстанция). Качество полученной субстанции Амиридина полностью соответствует требованиям фармакопейной статьи ВФС 42-1832-88. The above examples confirm the possibility of achieving a technical result proposed by the claimed invention. The result is a useful product 1-cyan-2-iminocyclopentane that meets the requirements of the consumer for the preparation of the drug "amiridine" (correspond to TU-113-05-100-7-88 with changes N 1, 2 and 3). The yield of the target product is close to 100%. The imine samples obtained by the claimed method were processed into the drug Amiridin (substance). The quality of the obtained substance Amiridina fully meets the requirements of pharmacopoeial article VFS 42-1832-88.

Следовательно, предлагаемый способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана соответствует требованиям промышленной применимости. Therefore, the proposed method for producing 1-cyan-2-iminocyclopentane meets the requirements of industrial applicability.

Claims

The method of producing 1-cyan-2-iminocyclopentane by cyclization of adipodinitrile in the presence of an alkaline catalyst at elevated temperature and atmospheric pressure with the isolation of the target product using crystallization, characterized in that the alkaline catalyst contains 30 wt. potassium hydroxide on perlite, and the process is carried out in the gas phase in the presence of ammonia at a volume ratio of adipodinitrile catalyst or a mixture of adipodinitrile and a flow solution of ammonia equal to 1 (711 1850) (6.3 46.2), at 245 - 340 ^o С followed by condensation of the resulting vapor-gas mixture, desorption of ammonia and crystallization.