RU2185376C1

RU2185376C1 - Method of synthesis of phthalimide

Info

Publication number: RU2185376C1
Application number: RU2001100145A
Authority: RU
Inventors: И.С. Поддубный; А.А. Кузнецов; Л.Н. Гура; С.А. Сергеев; И.Ю. Косов
Original assignee: Волгоградское открытое акционерное общество "Химпром"
Priority date: 2001-01-03
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2002-07-20

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to technology of synthesis of phthalimide used as a parent raw in production of N-(cyclohexylthio)phthalimide, anthranilic acid, different products if fine organic synthesis and a special addition in nickel plating. New aspect of the proposed method involves interaction at 114-119.5 C under excessive pressure from 0.05 to 0.7 ati and in the mole ratio phthalic anhydride : urea in the range = 1.0 : (0.67-0.95) in an organic solvent medium, among them, taken from the group: coal xylene, petroleum xylene, ortho-xylene, meta-xylene, para-xylene, ethylbenzene taken in the amount 230-300% of the parent phthalic anhydride used. EFFECT: improved method of synthesis. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения фталимида, используемого в качестве сырьевого компонента в производстве N-(циклогексилтио)фталимида, антраниловой кислоты, различных продуктов тонкого органического синтеза, а также в качестве целевой добавки при никелировании. The invention relates to a technology for the production of phthalimide used as a raw material component in the production of N- (cyclohexylthio) phthalimide, anthranilic acid, various products of fine organic synthesis, and also as a target additive in nickel plating.

Известен непрерывный способ получения фталимида взаимодействием фталевого ангидрида с газообразным аммиаком в колпачковой колонне при температуре не менее 210^oС с промывкой отходящих газов расплавом фталимида, содержащим не менее 70 мас.% фталимида, и возвратом расплава из промывной колонны в зону реакции. [Заявка 2334916 ФРГ, 1975, МКИ С 07 D 209/48].A continuous method is known for producing phthalimide by reacting phthalic anhydride with gaseous ammonia in a cap column at a temperature of at least 210 ^° C with flushing the exhaust gases with a phthalimide melt containing at least 70 wt.% Phthalimide and returning the melt from the scrub column to the reaction zone. [Application 2334916 Germany, 1975, MKI C 07 D 209/48].

Недостатками этого способа являются относительно высокие энергетические затраты и невысокая чистота получающегося продукта. The disadvantages of this method are the relatively high energy costs and low purity of the resulting product.

Известен способ получения фталимида взаимодействием фталевого ангидрида с мочевиной в мольном соотношении 2:0,5-2,2 при температуре 130-235^oС с возможным добавлением к реакционной смеси эквимольных количеств исходных реагентов при 140-230^oС и перемешивании. [Патент 227856 ЧССР, 1986, МКИ С 07 D 209/48].A known method of producing phthalimide by the interaction of phthalic anhydride with urea in a molar ratio of 2: 0.5-2.2 at a temperature of 130-235 ^o With the possible addition of equimolar amounts of the starting reagents to the reaction mixture at 140-230 ^o With and stirring. [Patent 227856 of Czechoslovakia, 1986, MKI C 07 D 209/48].

Недостатками данного способа являются высокие энергетические затраты, относительно невысокий выход целевого продукта (96%) и его невысокая чистота (97,4%). The disadvantages of this method are the high energy costs, the relatively low yield of the target product (96%) and its low purity (97.4%).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения фталимида взаимодействием фталевого ангидрида с мочевиной при 120-130^oC в среде органического растворителя, не смешивающегося с водой и кипящего при 120-150^oС, например, в ксилоле или хлорбензоле, при мольном соотношении реагентов 1: 1 с последующим выделением продукта фильтрацией. [Патент 54467 СРР, 1972, МКИ С 07 С 63/20]. Выход фталимида достигает 97-98%.The closest in technical essence to the proposed is a method of producing phthalimide by the interaction of phthalic anhydride with urea at 120-130 ^o C in an organic solvent that is not miscible with water and boiling at 120-150 ^o C, for example, in xylene or chlorobenzene, in a molar ratio reagents 1: 1, followed by isolation of the product by filtration. [Patent 54467 CPP, 1972, MKI C 07 C 63/20]. The output of phthalimide reaches 97-98%.

Недостатками этого способа являются относительно большие потери растворителя за счет его уноса с абгазами, а также сравнительно высокая расходная норма мочевины вследствие использования только половины содержащегося в ней аммонийного азота. The disadvantages of this method are the relatively large losses of solvent due to its entrainment with exhaust gases, as well as the relatively high consumption rate of urea due to the use of only half of the ammonia nitrogen contained in it.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение расходной нормы мочевины путем достижения более полной конверсии аммонийного азота мочевины (то есть образующегося аммиака), уменьшение потерь растворителя с абгазами синтеза, а также снижение энергетических затрат и общего количества сточных вод и газовых выбросов. The objective of the invention is to reduce the consumption rate of urea by achieving a more complete conversion of ammonia nitrogen of urea (i.e. ammonia formed), reducing solvent losses with synthesis gases, as well as reducing energy costs and the total amount of wastewater and gas emissions.

Это достигается тем, что процесс осуществляют при температуре 114-119,5^oС при избыточном давлении от 0,05 до 0,7 ати, при мольном соотношении фталевый ангидрид: мочевина в пределах 1,0:0,67-0,95 в среде органического растворителя, не смешивающегося с водой и кипящего в пределах 120-150^oC, в том числе выбранного из группы: ксилол каменноугольный, ксилол нефтяной, орто-ксилол, пара-ксилол, мета-ксилол, этилбензол, и используемого в количестве 230-300% от массы исходного фталевого ангидрида.This is achieved by the fact that the process is carried out at a temperature of 114-119.5 ^o With an excess pressure of 0.05 to 0.7 ati, with a molar ratio of phthalic anhydride: urea in the range of 1.0: 0.67-0.95 in medium of an organic solvent not miscible with water and boiling within 120-150 ^o C, including selected from the group: coal xylene, petroleum xylene, ortho-xylene, para-xylene, meta-xylene, ethylbenzene, and used in an amount of 230 -300% by weight of the starting phthalic anhydride.

Ожидаемый технический результат достигается за счет совокупности указанных существенных признаках, обеспечивающей более высокую конверсию аммонийного азота мочевины и, как следствие, уменьшение общего объема образующихся абгазов синтеза, снижение уноса растворителя с абгазами и общего количества сточных вод и газовых выбросов. The expected technical result is achieved due to the combination of these essential features, which provides a higher conversion of urea ammonium nitrogen and, as a result, a decrease in the total volume of synthesis synthesis gases, reduction of solvent removal with gases and the total amount of wastewater and gas emissions.

Указанный температурный интервал (114-119,5^oС) является оптимальным, поскольку при температурах ниже 114^oС скорость взаимодействия реагентов низка, а при температурах выше 119,5^oС заметно увеличиваются потери (унос) растворителя с абгазами синтеза и энергетические затраты. Проведение синтеза при давлении больше 0,7 ати вызывает необходимость использования специального технологического оборудования, что технически нецелесообразно.The indicated temperature range (114-119.5 ^o C) is optimal, because at temperatures below 114 ^o C the reaction rate of the reagents is low, and at temperatures above 119.5 ^o C, the loss (entrainment) of the solvent with synthesis gases and energy costs significantly increase. The synthesis at a pressure of more than 0.7 atm causes the need for the use of special technological equipment, which is technically impractical.

Указанные мольные соотношения реагентов (1,0:0,67-1,0) являются оптимальными, поскольку снижение мольного количества мочевины ниже величины 0,67 приводит к уменьшению конверсии фталевого ангидрида и к снижению выхода и качества фталимида. The indicated molar ratios of the reagents (1.0: 0.67-1.0) are optimal, since a decrease in the molar amount of urea below 0.67 leads to a decrease in the conversion of phthalic anhydride and to a decrease in the yield and quality of phthalimide.

Увеличение количества растворителя (более 300% от массы фталевого ангидрида) приводит к снижению производительности процесса, а уменьшение его количества (менее 230%) связано с определенными техническими трудностями при проведении технологических операций, например, при транспортировке образующейся суспензии продукта). An increase in the amount of solvent (more than 300% by weight of phthalic anhydride) leads to a decrease in the productivity of the process, and a decrease in its amount (less than 230%) is associated with certain technical difficulties in carrying out technological operations, for example, when transporting the resulting suspension of a product).

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ. The following are examples illustrating the proposed method.

Пример 1 (типовая методика). Example 1 (typical technique).

В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, термометром и обратным холодильником с газоотводной трубкой, помещают 74,06 г (0,50 моля) фталевого ангидрида, 28,8 г (0,475 моля) мочевины и 170,3 г (196 см³) ксилола каменноугольного (ГОСТ 9949-76). Реакционную смесь перемешивают при 114-119,5^oС при избыточном давлении 0,05-0,2 ати в течение 2,5 часов, затем охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают выпавший осадок и промывают его водой. После отжима и сушки получают 71,35 г фталимида с т.пл. 235-237^oС. Выход продукта 97,0%, массовая доля (м. д. ) основного вещества 98,7%. Потери ксилола с абгазами синтеза составляют 22,3 г. Образующийся маточный ксилольный раствор снова используют в синтезе после добавления свежего ксилола до необходимого количества. Определяют также привес поглотительных склянок, заполненных соответственно 10-15%-ной серной кислотой для связывания аммиака и 10-15%-ной щелочью для связывания диоксида углерода. Общий привес после отделения ксилола составляет 24,0 г.74.06 g (0.50 mol) of phthalic anhydride, 28.8 g (0.475 mol) of urea and 170.3 g (196 cm ³ ) of coal xylene are placed in a three-necked reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a reflux condenser with a gas outlet pipe. (GOST 9949-76). The reaction mixture is stirred at 114-119.5 ^o With an excess pressure of 0.05-0.2 ati for 2.5 hours, then cooled to room temperature, the precipitate is filtered off and washed with water. After extraction and drying, 71.35 g of phthalimide with a melting point of 235-237 ^o C. Yield 97.0%, mass fraction (ppm) of the main substance 98.7%. The loss of xylene with synthesis gases is 22.3 g. The resulting xylene mother liquor is again used in the synthesis after adding fresh xylene to the required amount. The weight gain of the absorption bottles, respectively filled with 10-15% sulfuric acid for binding ammonia and 10-15% alkali for binding carbon dioxide, is also determined. The total gain after separation of xylene is 24.0 g.

Пример 2. Example 2

Взаимодействие осуществляют по методике примера 1, исходя из 74,06 г фталевого ангидрида, 27,03 г (0,45 моля) мочевины и 222,2 г (257 см³) ксилола нефтяного (ГОСТ 9410-78) при температуре 115-119,5^oC и избыточном давлении 0,1-0,4 ати. Получают 71,65 г фталимида с т.пл. 234-237^oC. Выход 97,4% м. д. основного вещества 98,8%. Потери ксилола с абгазами синтеза составляют 20,4 г. Маточный ксилольный раствор снова используют в синтезе. Привес поглотительных склянок за счет абгазов синтеза составляет 22,5 г.The interaction is carried out according to the method of example 1, based on 74.06 g of phthalic anhydride, 27.03 g (0.45 mol) of urea and 222.2 g (257 cm ³ ) of petroleum xylene (GOST 9410-78) at a temperature of 115-119 , 5 ^o C and an excess pressure of 0.1-0.4 ati. 71.65 g of phthalimide are obtained with a melting point of 234-237 ^o C. Yield 97.4% ppm of the basic substance 98.8%. The loss of xylene with synthesis gases is 20.4 g. The xylene mother liquor is again used in the synthesis. The weight gain of absorption bottles due to synthesis gases is 22.5 g.

Пример по прототипу. An example of a prototype.

В трехгорлый реактор, описанный в примере 1, помещают 74,06 г фталевого ангидрида, 30,03 г (0,50 моля) мочевины и 173,3 г (200 см³) ксилола нефтяного, нагревают смесь при перемешивании до 120-130^oС и выдерживают при этой температуре в течение 2,5 часа. Затем охлаждают смесь до комнатной температуры и выделяют продукт, как описано выше. Получают 71,36 г фталимида с м.д. основного вещества 98,7%. Выход продукта 97,0%. Потери ксилола с абгазами синтеза составляют 24,1 г. Общий привес поглотительных склянок после отделения ксилола составляет 25,5 г, что на 6,2% больше, чем в примере 1.74.06 g of phthalic anhydride, 30.03 g (0.50 mol) of urea and 173.3 g (200 cm ³ ) of petroleum xylene are placed in a three-necked reactor described in example 1, and the mixture is heated with stirring to 120-130 ^o C and maintained at this temperature for 2.5 hours. The mixture was then cooled to room temperature and the product was isolated as described above. 71.36 g of phthalimide are obtained with ppm. basic substance 98.7%. The yield of product is 97.0%. Loss of xylene with synthesis gases is 24.1 g. The total weight gain of the absorption bottles after xylene separation is 25.5 g, which is 6.2% more than in example 1.

Другие примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ, приведены в таблице. Во всех примерах загрузка исходного фталевого ангидрида составляла 74,06 г (0,50 моля). Other examples illustrating the proposed method are shown in the table. In all examples, the loading of the starting phthalic anhydride was 74.06 g (0.50 mol).

Из представленных примеров следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет в 1,08-2,08 раза снизить потери (унос) растворителя с абгазами синтеза, в 1,05-1,5 раза уменьшить расходную норму мочевины, снизить энергетические затраты на синтез фталимида и уменьшить общее количество сточных вод и газовых выбросов за счет снижения на 7,5-98% общего объема образующихся абгазов синтеза (диоксида углерода и аммиака), подлежащих очистке и утилизации. From the presented examples it follows that the proposed method in comparison with the prototype allows to reduce the loss (entrainment) of the solvent with synthesis gases by 1.08-2.08 times, reduce the urea expenditure rate by 1.05-1.5 times, and reduce energy costs by phthalimide synthesis and reduce the total amount of wastewater and gas emissions by reducing by 7.5-98% the total volume of generated synthesis gases (carbon dioxide and ammonia) to be treated and disposed of.

Claims

1. The method of producing phthalimide by the interaction of phthalic anhydride with urea at an elevated temperature in an organic solvent that is not miscible with water and boils in the range of 120-150 ^o C, followed by isolation of the product by filtration, characterized in that the process is carried out at a temperature of 114-119, 5 ^o C at an excess pressure of 0.05 to 0.7 atm with a molar ratio of phthalic anhydride: urea in the range of 1.0: 0.67-0.95.

2. The method according to p. 2, characterized in that the process is carried out in a solvent selected from the group of xylene coal, xylene petroleum, ortho-xylene, para-xylene, meta-xylene, ethylbenzene.

3. The method according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the solvent is used in an amount of 230-300% by weight of the starting phthalic anhydride.