SK11122001A3

SK11122001A3 - Spôsob prípravy 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetraalkylpyridínov

Info

Publication number: SK11122001A3
Application number: SK1112-2001A
Authority: SK
Inventors: Reinhard Sommerlade; Bernd Siebenhaar; Bruno Casagrande; Heinz Steiner
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Holding Inc.
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-12-03
Also published as: EP1144378A2; EP1144378A3; AU2905900A; JP2002536363A; CZ20012808A3; WO2000046202A2; CA2352507A1; KR20010089632A; WO2000046202A3; CN1352633A

Description

Spôsob prípravy 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetraalkylpy ridínov

Oblasť techniky

Vynález dín-l-oxylov, (TEMPO), cez sa týka spôsobu ako je zodpovedajúci prípravy 2,2,6,6-tetraalkylpiperi2,2,6,6-tetrametylpiperidín-l-oxyl 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetraalkylpyridín, ktorý sa pripravuje z piperidínu dehydratáciou v plynnej oxide polokovu ako katalyzátore za tiež týka použitia oxidu kovu katalyzátora na dehydratáciu piperidínov a použitia dialkylamidu N-oxyl.

4-hydroxy-2,2,6,6-tetraalkylfáze na oxide kovu alebo prítomnosti vody. Vynález sa alebo oxidu polokovu ako 4-hydroxy—2,2,6,6-tetraalkylpočas oxidácie na príslušný

Doterajší stav techniky

Tetraalkylpiperidín-l-oxyl a sú produkty, ktoré použité napríklad ako inhibítory polymerizácie a čistenia styrénu alebo akrylátov.

piperidín-l-oxyl ktoré môžu byť počas destilácie hlavne 2,2,6,6-tetrametylmajú rôznorodé použitie a

Zvyčajne sa získavajú z príslušného amínu oxidáciou.

Syntéza je známa z činidlami. V

N-oxylov oxidáciou literatúry a bola EP-A-0 157 738 sa príslušných sekundárnych amínov opísaná s rôznymi oxidačnými napríklad oxidácia uskutočňuje použitím organických peroxidov. V J.Org.Chem. 39 (1947), 2356 až 2360, sa kyselina.

v spojení v GB 1 199 ako vhodné oxidačné činidlo používa

Vhodné oxidačné činidlo je tiež s rôznymi katalyzátormi. Ten je opísaný okrem iného

351 alebo v EP-0 574 667. Podlá EP-A-866 060 je možno oxidovať i olefinicky nenasýtenú zlúčeniu 1,2,3,6-tetrahydro2,2,6,6-tetrametylpyridín na N-oxyl za prítomnosti solí alka3-chlórbenzoová peroxid vodíka ·· ···· ·· ·· ·· ·· · · · · · ··· • · · · · tt · e • · ··· ·· ··· · lických zemín alebo hydroxidov alkalických zemín bez toho, aby bola dvojitá väzba napadnutá.

Zatial čo oxidačný stupeň sa dôkladne preskúmal a môže sa ekonomicky uskutočňovať v priemyselnom meradle, získavanie medziproduktov sa zatial uspokojivo nevyriešilo. Najmä, pokiaľ sa vychádza z 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidínu, ktorý je ľahko dostupný v priemyselnom meradle, je dehydratačný stupeň na 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín operáciou, ktorú je možné uspokojivo realizovať len s veľkým nadbytkom koncentrovanej kyseliny sírovej (E. Fischer, Chem. Ber. 16, 1604 (1883)). Avšak likvidácia veľkých množstiev kyseliny je ekologicky problematická.

EP-A-0 894 790 opisuje postup, pri ktorom sa dehydratácia uskutočňuje pri zvýšenej teplote v plynnej fáze na pevnej kyseline ako katalyzátore. Tento proces sa uskutočňuje pri teplotách nad 300 °C a edukt sa vedie pri tejto teplote cez katalyzátor bez ďalších prísad.

Keď sa pridá roztok hydroxidu sodného, vykazujú vhodné katalyzátory po určitom čase zmenu pH z hodnoty 0,5 na hodnotu 2. Uvádza sa, že výťažok po indukčnej fáze asi 1 týždeň je 70 až 82%.

Podstata vynálezu

Neočakávane sa teraz zistilo, že je možné s vynikajúcimi výsledkami uskutočniť dehydratáciu 4-hydroxy-2,2,6,6-tetraalkylpiperidinov v plynnej fáze na 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6tetraalkylpiridíny na kove alebo oxide kovu ako katalyzátore v prítomnosti vody alebo vodnej pary.

Ak sa uskutočňuje dehydratácia v prítomnosti vody na kove alebo oxide kovu ako katalyzátore, potom je plný katalytický účinok prítomný od začiatku a nie je žiadna indukčná doba.

·· ···· ·· ·· ·· · • · · ···· ···· • · · ···· ··· : :. : ·: :: : ·: : :

·· ·· ·· *· ·· ···

Koncentrácia kyseliny sa upraví in situ pomocou prítomnej vody alebo vodnej pary slúžiacej ako modifikátor katalyzátora.

Katalyzátor je kontinuálne čistený vodou alebo vodnou parou tak, že pri používaní niekoľko tisíc hodín nestráca na aktivite.

Reakčná teplota môže byť znížená i pod 300 °C.

Predmetom vynálezu je jednoduchá, účinná, málo nákladná a súčasne ekologicky prijateľná veľkoprevádzková syntéza, napríklad na prípravu medziproduktu 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6tetrametylpyridínu z 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidinu, a teda tiež spôsob prípravy TEMPA z ľahko dostupných bázických látok.

Spôsob podľa vynálezu na dehydratáciu 4-hydroxy-2,2,6,6tetraalkylpiperidínu dáva vysoký výťažok, môže sa uskutočňovať kontinuálne alebo diskontinuálne a poskytuje medziprodukt s vysokou čistotou.

Podľa jedného z význakov je predmetom vynálezu príprava zlúčeniny všeobecného vzorca I

v ktorom

R¹, R², R³ a R⁴ predstavujú nezávisle od seba alkylovú skupinu, ktorá obsahuje 1 až 4 atómy uhlíka,

R⁵ je atóm vodíka alebo metylová skupina a

R⁶ je atóm vodíka alebo alkylová skupina, ktorá obsahuje až 18 atómov uhlíka,

(II)

M		• ·	··
•	• 4	•	•	• ·	• ·	··
•	• ·	•	•	• ·	• ·	•
•	• ·	• ·	•	• ·	• · ·	•
•
··	··		• ·	··	··	·· ·

ktorá spočíva v dehydratácii zlúčeniny všeobecného vzorca II buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou pri teplote nad 150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako katalyzátore.

Alkylovou skupinou, ktorá obsahuje 1 až 18 atómov uhlíka, je napríklad metylová skupina, etylová skupina, propylová skupina, butylová skupina, pentylová skupina, hexylová skupina, heptylová skupina, oktylová skupina, dodecylová skupina alebo oktadecylová skupina. Alkylové skupiny môžu byť lineárne alebo rozvetvené.

Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu je najmenej jeden zo substituentov R¹ až R⁴ etylová skupina alebo propylová skupina a zostávajúce zo substituentov R¹ až R⁴ je metylová skupina.

R⁶ je s výhodou atóm vodíka alebo alkylová skupina, ktorá obsahuje 1 až 4 atómy uhlíka, najmä s výhodou atóm vodíka.

Výhodný spôsob prípravy 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridínu (THTMP) z 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidínu spočíva v tom, že sa dehydratuje 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidín buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme atomizovanej taveniny spolu s vodnou parou pri teplote nad 150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako katalyzátore.

Vhodné katalyzátory sú gély oxidu hlinitého alebo oxidu kremičitého, kogély SiO₂-Al₂O₃ a tiež kogély SiO₂-ZrO₂, SiO₂-TiO₂, SiO₂-MgO alebo ich zmesy. Vhodné sú tiež vrstvené silikáty, napríklad bentonity, montmorillonity, sepiolit, ako i prírodné a syntetické zeolity alebo tiež porézne sklá.

Výhodné je použiť oxid hlinitý, oxid kremičitý, kogély SiO₂-Al₂O3, vrstvené silikáty alebo zeolity, najmä s výhodou oxid ·· ···· r ········«·· □ ·········· ·· ·· ·· ·· ·· hlinitý a kogély S1O2-AI2O3.

Pre dehydratačný proces je obzvlášť dôležité, aby sa k eduktu naviac pridalo určité množstvo vody. Toto pridanie vody sa môže uskutočniť rôznymi spôsobmi a záleží na type reaktoru (s kontinuálnou alebo diskontinuálnou prevádzkou) a na zvolenom type pridávania eduktu (vodný roztok alebo tavenina).

Namiesto roztoku je možné tiež použiť suspenziu, ktorá obsahuje nerozpustené podiely eduktu v suspendovanej forme.

Ak sa pripraví vodný roztok eduktu, môže byť v rozmedzí od 1% hmotn. až do bodu nasýtenia pri zodpovedajúcej teplote a tlaku. Roztoky sa môžu pripraviť v teplotnom rozmedzí od teploty miestnosti asi do 100 °C a môžu sa potom pridať do reaktora.

Napríklad pridanie vodného roztoku eduktu sa s výhodou uskutoční napríklad asi v 1% až asi 60 hmot.% vodnom roztoku pri zodpovedajúcej teplote a najmä výhodne v 5 až 14 hmot.% roztoku pri teplote miestnosti.

Vyjadrené v molárnych množstvách, je pomer vodnej pary k zlúčenine všeobecného vzorca II počas pridávania eduktu od 1 do 50 mol vodnej pary/mol eduktu, najmä s výhodu od 2 do 30 mol vodnej pary/mol eduktu, najvýhodnejšie od 5 do 20 mol vodnej pary/mol eduktu.

Ak sa pridá vodná para, môže mať teplotu od 100 °C do 600 °C. Výhodné je rozmedzie od 200 °C do 500 °C a obzvlášť výhodné je rozmedzie od 250 °C do 400 °C.

Pridávanie do reaktora sa môže uskutočniť známymi metódami. Vhodné dávkovacie čerpadlá a ventily sú komerčne dostupné.

Teplota v reaktore je od 225 °C do 350 °C, s výhodou od 250°C do 300 °C a obzvlášť výhodne od 260 °C do 290 °C.

V závislosti od teploty sa v reaktore získava zodpovedajúci ·· ·· ·· ·· · · · · · ·· • · · ···· ·· * · · • · · · tlak. Tlak v reaktore obvykle predstavuje 500 až 10000 hektopascalov, s výhodou od 1000 do 5000 hektopascalov, obzvlášť výhodne od 1000 do 2000 hektopascalov.

·· ···· ·· ··

Výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu je také, ktoré spočíva v uskutočnení tohto spôsobu reaktora a pridaním vodnej pary.

rozprašovaním taveniny do

Katalyzátor sa môže umiestniť v Pri diskontinuálnej operácii môže v suspendovanej forme v rozpúšťadle a môže byť uložený v reaktore a môže vodná para.

reaktore známymi byť pri ním napríklad kontinuálnej pretekať metódami.

prítomný operácii edukt alebo vzorca III

Vynález ktorý spočíva

v tom, tiež spôsobu prípravy

sa hydrátuj e v prvom

A) zlúčenina všeobecného vzorca II, kde R⁶ zlúčenín všeobecného al) a2) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie vo forme (III) stupni je atóm vodíka, buď alebo atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou

150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu pričom výsledná zlúčenina všeobecného vzorca I sa pri ako teplote nad katalyzátore, hydrátuj e v druhom stupni

B) kontinuálne alebo diskontinuálne v prítomnosti hydratačného katalyzátora a výsledný hydratovaný produkt všeobecného vzorca la

·· ···· ·· ·· ·· ·· · ···· ··· • · · ···· · · ·········· ···· ···· ··· sa hydratuje v treťom stupni

C) oxidačným činidlom na zlúčeninu všeobecného vzorca III.

Výhodný spôsob prípravy 2,2,6,6-tetrametylpiperidin-l-oxylu (TEMPO) spočíva v tom, že sa hydratuje v prvom stupni

A) 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidin buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou pri teplote nad 150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako katalyzátore, pri čom sa výsledný 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín (THTMP) hydratuje v druhom stupni

B) kontinuálne alebo diskontinuálne v prítomnosti hydratačného katalyzátora a výsledný 2,2,6,6-tetrametylpiperidin sa oxiduje v treťom stupni

C) oxidačným činidlom na 2,2,6,6-tetrametylpiperidín-l-oxyl (TEMPO).

Hydratácia zlúčenín všeobecného vzorca I, najmä 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridínu (THTMP), sa uskutočňuje známymi metódami. Hydratácia sa môže napríklad uskutočniť kontinuálne cez niklový katalyzátor v plynnej fáze. Produkt, ktorý sa má hydratovať, nemusí byť vopred vyčistený a môže sa pridať so zvyšnou vodou. Takéto kontinuálne hydratačné procesy sú známe odborníkom v odbore a sú popísané v Katalytische Hydrierungen im organisch-chemischen Laboratórium, F. Zymalkowski, 1965, Verlag Stuttgart.

Kontinuálne hydratácie cez niklové katalyzátory sa typicky uskutočňujú v teplotnom rozmedzí asi od 90 do 150 °C, pričom sa zvyčajne používajú niklové skeletové katalyzátory (Ni na AI2O3- alebo napr. S1O2 substráty) . Výťažok je normálne veľmi vysoký a predstavuje zvyčajne od 96 do 98%.

Hydratáciu je možné uskutočniť aj diskontinuálne, napríklad za prítomnosti katalyzátora Pd/C alebo Pt/C. Takéto hydratačné ·· ·· ·· • · · ···· ··· • · · ···· · a

8···· ···· · · • · ·· ·· ·· ·· · procesy sú tiež známe odborníkom a sú opísané okrem iného v Hydrogenation methods, Paul N. Rylander, 1985, Academic Press.

Typické parametre procesu v prípade diskontinuálnej hydratácie sú teplota v rozmedzí od 30 do 100 °C a tlak vodíka asi 5 MPa, pri čom sa zvyčajne používajú Pd- alebo Ptkatalyzátory, ktoré sú obyčajne viazané na nosné materiály. Pomer eduktu ku katalyzátoru je zvyčajne od 50 do 1000 g/g.

Ako sa už uviedlo, je oxidačný stupeň C) známy z literatúry a bol opísaný s rôznymi oxidačnými činidlami, napríklad s tercbutylhydroperoxidom alebo 3-chlórperbenzoovou kyselinou. V nemalej miere vzhľadom na náklady je peroxid vodíka obzvlášť vhodný ako oxidačné činidlo na použitie v priemyselnom meradle, ako je opísané okrem iného v EP-A-0 574 667. V postupoch podľa známeho stavu techniky sa používajú iné katalyzátory, bez ktorých by reakčné časy mohli trvať až niekoľko dní. Používané katalyzátory sú hlavne zlúčeniny prechodných kovov, ako wolfráman sodný, wolfráman amónny (napr. GB 1 199 351) alebo fosforečnowolfrámová kyselina (Bull. Soc. Chim. Fr. 11,3273 (1965)), ale používajú sa aj zlúčeniny obsahujúce titán (EP 488 403) alebo soli kovov alkalických zemín (EP 0 866 060). Wolfrámany sa väčšinou používajú v kombinácii so soľou etyléndiamíntetraoctovej kyseliny (EDTA).

Výhodný je taký postup, pri ktorom sa oxidačný stupeň mení za prítomnosti dialkylamidu.

Neočakávane sa zistilo, že prídavok 1 až 20 mol % dialkylamidu, ako dimetylformamidu (DMF), podstatne urýchľuje oxidáciu 2,2,6,6-tetraalkylpiperidinov peroxidom vodíka. Týmto spôsobom napríklad 2,2,6,6-tetrametylpiperidin (TMP) úplne zreaguje na TEMPO už po niekoľkých hodinách. Bez pridania DMF však zostáva podstatná časť TMP nezreagovaná i po 24 hodinách reakčného času.

···· ·· · ···· ·· • · · ···· · · g ··········· ·· ·· ·· ·· ··

Vhodné dialkylamidy sú odvodené od dialkylamidov, ktoré obsahujú 1 až 8 atómov uhlíka, s výhodou 1 až 4 atómy uhlíka, a najmä výhodne od dimetylamidov alebo dietylamidov.

Amidy sú výhodne odvodené od kyselín, ktoré obsahujú 1 až atómov uhlíka. Najmä výhodné sú kyseliny, ktoré obsahujú 1 až atómov uhlíka a obzvlášť výhodné sú dialkylacetamidy a dialkylformamidy.

Obzvlášť vhodné dialkylamidy sú N,N-dimetylformamid (DMF) a

N,N-dimetylacetamid.

S výhodou sa používa 1 až 10 mol %, obzvlášť výhodne 2 až mol % dialkylamid.

Obzvlášť výhodný spôsob prípravy 2,2,6,6-tetrametylpiperidín-l-oxylu (TEMPO) spočíva v tom, že sa hydratuje v prvom stupni

A) 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidín buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou pri teplote nad 150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako katalyzátore, pri čom sa výsledný 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín (THTMP) hydratuje v druhom stupni

B) kontinuálne alebo diskontinuálne v prítomnosti hydratačného katalyzátora a výsledný 2,2,6,6-tetrametylpiperidín sa oxiduje v treťom stupni

C) oxidačným činidlom na 2,2,6,6-tetrametylpiperidín-l-oxyl (TEMPO) za prítomnosti dialkylamidu.

Vynález sa taktiež týka použitia dialkylamidov, keď sa oxidujú zlúčeniny všeobecného vzorca la na zlúčeniny všeobecného vzorca III peroxidom vodíka.

Iným predmetom vynálezu je použitie oxidu kovu alebo oxidu polokovu ako katalyzátora na katalytickú dehydratáciu zlúčenín všeobecného vzorca II v prítomnosti vody alebo vodnej pary.

·· ···· • · ·· ··

Príklady uskutočnenia vynálezu

Nasledujúce príklady ilustrujú vynález.

Príklady na dehydratáciu

Príklad Al

Dehydratácia 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidínu na 1,2,3,6tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín v laboratórnom meradle

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml hydroxidu hlinitého ako katalyzátora. K mikroreaktoru sa pripojí čerpadlo HPLC a objímka s vymrazovačkou. Reaktor sa nahreje v piecke na 275 až 300 °C. Pri tejto teplote sa kontinuálne pridá čerpadlom rýchlosťou 8 ml/hodina 13 hmot.% vodný roztok 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidinu v deionizovanej vode. V 6 až 20 hodinových intervaloch sa obe fázy produktu premiestnia do 500 ml deliaceho lievika a oddelia sa. Vodná fáza sa vytrepe dvakrát s dietyléterom, organické fázy sa spoja a velmi prchavé produkty

a rozpúšťadlá sa odstránia v rotačnej odparke.	Tým	sa získa
surový	1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín	v 79 %
výťažku	vo forme žltého oleja s 93 % čistotou.
Príklad	A2 štvrťprevádzkový
Premena	4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidinu	na	1,2,3,6-

-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín

Zariadenie reakčnej nádoby, katalyzátora a konci je vstup,

-tetrametylpiperidínu pozostáva zo zahrievateľnej ktorá je naplnená 800 ml oxidu je zahrievaná na 270 až 280 °C.

ktorým sa pridáva tavenina 4-hydroxy-2,2, 6, 6zahrievatelným dávkovacím prívodom rýchcylindrickej hlinitého ako

Na jej hornom losťou 150 až 400 ml/hodina. Krátko pred vstupom do reakčnej trubice sa pridáva k tavenine iným dávkovacím prívodom prehriata vodná para s teplotou 280 °C. Na výstupe z reaktora je pri dne • e ··· · ·· ·· ·· ·· · ···· ··· • · · · · ·· · · • · · · · · · · ·· ·· ·· ·· ·· ·· · umiestnený kondenzátor s objímkou na produkt. Oddelením fáz sa získa surový 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6-tetrametylpyridín v 73 až 80 % výťažku a s > 85 % obsahom.

Príklad A3

Dehydratácia 4-hydroxy-2,6-dietyl-2,3, 6-trimetylpiperidínu na

1,2,3,6-tetrahydro-2,6-dietyl-2,3,6-trimetylpyridín v laboratórnom meradle

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml hydroxidu hlinitého ako katalyzátora. K mikroreaktoru sa pripojí čerpadlo HPLC a objímka s vymrazovačkou. Reaktor sa zahreje ^-v piecke na 275 až 300 °C. Pri tejto teplote sa čerpadlom kontinuálne pridá rýchlosťou 4 ml/hodina 10 hmot.% vodný roztok (deionizovaná voda) 4-hydroxy-

2,6-dietyl-2,3,6-trimetylpiperidínu. V 10 až 20 hodinových intervaloch sa obe fázy roztoku produktu premiestnia do 250 ml deliaceho lievika a oddelia sa. Ďalej sa postupuje, ako je opísané v príklade Al. Obsah 1,2,3,6-tetrahydro-2,6-dietyl-2,3,6-trimetylpyridínu v organickej fáze je 83 %.

Príklad A4 na

Dehydratácia 4-hydroxy-l,2,2,6,6-pentametylpiperidínu na

1,2,3,6-tetrahydro-l,2,2,6,6-pentametylpyridín v laboratórnom meradle

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml hydroxidu hlinitého ako katalyzátora. K mikroreaktoru sa pripojí čerpadlo HPLC a objímka s vymrazovačkou. Reaktor sa nahreje v piecke na 260 až 280 °C.

Pri tejto teplote sa čerpadlom kontinuálne pridáva rýchlosťou 6 ml/hodina 4 hmot.% vodný roztok (deionizovaná voda) 4-hydroxy-1,2,2,6,6-pentametylpiperidínu. V 10 až 20 hodinových ·· ···· ·· ·· ·· · ·· · · · · · ···· • · · ···· · · · • · ··· · · ··· · · • · · · ···· ·· · ·· · · · · ·· ·· ··· intervaloch sa obe fázy roztoku produktu premiestnia do 250 ml deliaceho lievika a oddelia sa. Ďalej sa postupuje, ako je opísané v príklade Al. Obsah 1,2,3,6-tetrahydro-l,2,2,6,6pentametylpyridinu v organickej fáze je asi 37%.

Príklad A5

Dehydratácia 4-hydroxy-l,2,2,6,6-pentametylpiperidínu (HPMP) na

1,2,3,6-tetrahydro-l,2,2,6,6-pentametylpyridín v laboratórnom meradle

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml hydroxidu hlinitého ako katalyzátora. K mikroreaktoru sa pripojí čerpadlo HPLC, zahrievateľné prívodné potrubie, dávkovacie zariadenie a objímka s vymrazovačkou. Reaktor sa v piecke zahreje na 260 až 280 °C. Pri tejto teplote sa kontinuálne pridá 8 ml deionizovanej vody a 0,5 g 4-hydroxy-l,2,2,6,6-pentametylpiperidinovej taveniny za hodinu. V 10 až 20 hodinových intervaloch sa obe fázy roztoku produktu premiestnia do 250 ml deliaceho lievika a oddelia sa. Ďalej sa postupuje, ako je opísané v príklade Al. Obsah 1,2,3,6-tetrahydro-1,2,2,6,6-pentametylpyridinu v organickej fáze je asi 48%.

B) Príklady na hydratáciu

Príklad BI

Hydratácia 2,2,6,6-tetrametylpiperidínu

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml N1/NÍO-AI2O3 ako katalyzátora. K mikroreaktoru sa pripojí čerpadlo HPLC a objímka s vymrazovačkou. Reaktor sa v piecke zahreje na 250 °C v prúde dusíka (50 ml/minúta). Keď sa dosiahne táto teplota, primieša sa do prúdu dusíka zvyšujúce sa množstvo vodíka, až nakoniec podiel vodíka predstavuje 100%. Potom sa teplota zvýši na čas 30 minút na 350 °C a potom sa zníži na 100 °C. Pri tejto teplote sa čerpadlom THTMP z príkladu 1 pridá v množstve 4,2 ml/hodina.

·· ···· ·· ·· ·· • · · ···· ··· • •e ···· ·· ··

Súčasne sa pridáva vodík rýchlosťou 50 ml/minúta. Reakcia je kvalitatívne dokončená pri 110 až 130 °C. Celkový výťažok

2,2,6,6-tetrametylpiperidínu, získaný vo forme bezfarebnej kvapaliny, je prakticky 100%.

Príklad B2

1,2,3,6-tetrahydro-2,6-dietyl-2,3,6-trimetylpyridínu (DETMP) v laboratórnom

Hydratácia na 2,6-dietyl-2,3,6-trimetylpiperidín meradle

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml NÍ/NÍO-AI2O3 ako katalyzátora. K mikroreaktoru s vymrazovačkou. Reaktor sa 250 °C v prúde dusíka (50 primieša sa do až podiel vodíka čas 30 minút na teplota, vodíka, sa pripojí zahreje na ml/minúta).

čerpadlo HPLC a objímka aktiváciu v piecke na Keď sa dosiahne táto zvyšujúce sa množstvo

100%. Potom sa teplota °C, a prúdu dusíka predstavuje

350 °C a potom sa zníži na 100 sa pridá čerpadlom HPLC 1,2,3,6-tetrahydro-2,6-dietylΆ3 v množstve 4 ml/hodina.

zvýši na vzápätí

-2,3,6-trimetylpyridín z príkladu

Teplota reaktora stúpne na 120 až 130 °C. Reakcia je takmer kvantitatívna a celkový výťažok DETMP je prakticky 100%.

Príklad B3

Hydratácia 1,2,3,6-tetrahydro-l,2,2,6-pentametylpyridínu

1,2,2, 6, 6-pentametylpyridín (PMP) v laboratórnom meradle na

Do mikroreaktora sa vnesie 5 ml N1/NÍO-AI2O3 ako čerpadlom HPLC

Potom sa teplota zvýši na čas 30 potom sa zníži na 100 °C, a vzápätí sa pridá 1,2,3,6-tetrahydro-l,2,2,6,6-pentametylpyridín z príkladu A4/A5) v množstve 4 ml/hodina.

katalyzátora. K mikroreaktoru sa pripojí čerpadlo HPLC a objímka s vymrazovačkou. Reaktor sa zahreje na aktiváciu v piecke na 250 °C v prúde dusíka (50 ml/minúta). Keď sa dosiahne táto teplota, primieša sa do prúdu dusíka zvyšujúce sa množstvo vodíka, až podiel vodíka predstavuje 100%.

minút na 350 °C (organická fáza ·· ···· ·· ·· ·· · ·· · · · · · ···· • · · · · ·· ··· • · ··· ·· ··· · · • · · · ···· ·· · ·· ·· ·· ·· ·· ···

Súčasne sa pridáva vodík rýchlosťou 50 ml/minúta. Teplota reaktora stúpne na 110 až 120 °C. Reakcia je takmer kvantitatívna a celkový výťažok PMP je prakticky 100%.

C) Príklad na oxidáciu

Príklad Cl

Príprava 2,2,6,6-tetrametylpiperidín-l-oxylu (TEMPO)

Do jednolitrovej viachrdlovej banky, vybavenej vrtuľovým miešadlom, spätným chladičom, deličkou a pH elektródou, sa vnesie 166,7 g (1,18 mol) 2,2,6,6-tetrametylpiperidínu (TMP) z príkladu BI a 8,3 g N,N-dimetylformamidu (0,11 mol). Zmes sa za súčasného miešania zahreje na 70 až 80 °C a potom sa pridá po kvapkách v priebehu 4 hodín 263,6 g (2,3 mol) 35% peroxidu vodíka tak, aby teplota reakčnej zmesi nepresiahla 85 °C.

V priebehu pridávania poklesne pH reakčnej zmesi z hodnoty asi 8,3 na hodnotu asi 6,2 a reakčná zmes zmení farbu na intenzívne tmavočervenú. Po dokončenom pridávania sa pokračuje v miešaní ďalšie 3 hodiny pri 80 °C na dokončenie reakcie. Priebeh reakcie sa sleduje plynovou chromatografiou. Ku koncu miešania je ťažké zistiť nejaký TMP. Obsah TEMPA je asi 95% a obsah medziproduktu N-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidínu je maximálne 2,5%. Reakčná zmes sa nasýti asi 85 g chloridu sodného a nechá sa stáť, aby sa oddelili fázy. Spodná žltá vodná fáza sa potom oddelí a olejovitý produkt sa prekryštalizuje z vody. Vysušením vo vákuovej sušiarni pri teplote miestnosti sa získa 94 g TEMPA (60% teórie) vo forme tmavočervených kryštálov, ktorých obsah je > 99,5%.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob prípravy zlúčeniny všeobecného vzorca I ·· ·· py m-íool ·· ·· ·· • · ·· · e • · · · · · · (I) v ktorom

R¹, R², R³ a R⁴ nezávisle od seba predstavujú alkylovú skupinu, ktorá obsahuje 1 až 4 atómy uhlíka,

R⁵ je atóm vodíka alebo metylová skupina a

R⁶ je atóm vodíka alebo alkylová skupina, ktorá obsahuje 1 až 18 atómov uhlíka, zo zlúčeniny všeobecného vzorca II

OH vyznačujúci sa tým, že sa dehydratuje zlúčenina všeobecného vzorca II buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou pri teplote nad 150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako katalyzátore.
2. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že najmenej jeden zo substituentov R¹ až R⁴ je etylová skupina alebo propylová skupina a zvyšné substituenty R¹ až R⁴ predstavujú metylovú skupinu.

·· ···· • · 0 0 0 0 ·· • · • e 00 • 0 ·· ·· · • · ·· • · · 00 0· ·· ·· 0 0 00
3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že

R⁶ je atóm vodíka alebo alkylová skupina, ktorá obsahuje 1 až 4 atómy uhlíka.
4. Spôsob podľa nároku 1 na prípravu 1,2,3,6-tetrahydro-

2,2,6,6,-tetrametylpyridinu (THTMP) z 4-hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidinu.
5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oxidy kovov alebo polokovov sú AI2O3, SiO₂, gély alebo kogély SiO₂-Al₂O3, vrstvené silikáty alebo zeolity.
6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pomer vodnej pary k zlúčenine všeobecného vzorca II počas pridávania eduktu je od 1 do 50 mol vodnej pary na mol eduktu.
7. Spôsob teplota v podľa nároku reaktore je od 225

1, v y z n a č u j do 350 °C.

že
8. Spôsob podľa tlak v reaktore nároku 1, že je od 1000 do 5000 hektopascalov.
9. Spôsob podľa uskutočňuje kontinuálne rozprašovaním sa proces reaktora a nároku 1, ý

taveniny že do pridaním vodnej pary.
10. Spôsob prípravy zlúčenín všeobecného vzorca III (III) vyznačujúci sa tým, že sa hydrátu j e v prvom ·· ···· ·· ·· • · · · · · · • · · · · ·· • · · · · ·· · ·· ·· ·· ·· • · ·· · stupni

A) zlúčenina všeobecného vzorca II, kde R⁶ je atóm vodíka, buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou pri teplote nad 150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako katalyzátore, pričom sa výsledná zlúčenina všeobecného vzorca I hydrátuj e v druhom stupni

B) kontinuálne alebo diskontinuálne v prítomnosti hydratačného katalyzátora a výsledný hydratovaný produkt všeobecného vzorca la .

sa oxiduje v

A) oxidačným stupni činidlom na zlúčeninu všeobecného treťom vzorca III.

podlá nároku 10 na prípravu tylpiperidín-l-oxylu (TEMPO), vyznačuj že sa hydrátuj e v prvom stupni A)4- hydroxy-2,2,6,6-tetrametylpiperidín buď al) vo forme vodného roztoku alebo suspenzie alebo a2) vo forme
11. Spôsob

2,2,6,6—tetrameúci sa tým, atomizovanej taveniny spoločne s vodnou parou pri

150 °C na oxide kovu alebo oxide polokovu ako pričom sa výsledný 1,2,3,6-tetrahydro-2,2,6,6teplote nad katalyzátore, -tetrametylpyridín (THTMP) hydratuje v druhom stupni B) kontinuálne katalyzátora a v treťom stupni C) oxidačným (TEMPO).

alebo diskontinuálne v prítomnosti hydratačného

2,2,6,6-tetrametylpiperidín sa oxiduje výsledný činidlom na 2,2,6,6-tetrametylpiperidín-l-oxyl
12. Spôsob podlá nároku 10, vyznačujúci sa tým, ·· ···· ·· ·· ·· ·· · · 9 · · ·· • · · ···· ·· • · · · · ····· · • · · · 9 · « ··· ·· ·· ·· ··99

99 9 že sa oxidačný stupeň sa uskutočňuje v prítomnosti dialkylamidu.
13. Použitie oxidu kovu alebo polokovu na katalytickú dehydratáciu zlúčeniny všeobecného vzorca II v prítomnosti vody alebo vodnej pary.
14. Použitie dialkylamidov pri oxidácii hydratovaných zlúčenín v všeobecného vzorca la na zlúčeniny všeobecného vzorca III peroxidom vodíka.