Способ получения фталамида

(У) (1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКйз С 07 С 233/65,231/14; В 01 Э 23/22ЯМ)ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУг УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИИ ГКНТ СССР ТОР 1 ;: :.:.:;:.:.;,:; 2(21) 4760266/04 ,.;. " (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЙ ФТАЛАМИДА(71) Институт неорганической и физичестко)й т; Условйя реакции: о-оксилол окисляют в прихимии АНАзССР",;:. сутствии ййз и водяного пара при 658(72) Р.Г,-К. РИЗаЕВ, 8.Е, ШЕЙНИН, Г.А. БВГИрЗ/Э- "668 К, МОЛярйбМ) СО)От)НОйбйИИ О:КСИЛОЛ:де, З,Ю. Магеррамова, М.М. Мирэтаев, Т,Е, Су .:.:. воз)дух:ЙНз:Н 20 1:(30-60):(8-12):(25-30) нэлейманов и И.А,Гусейнов .:окисном вэнадийсодержаЩЕ)м катализаторе(56) Зэвлин П,М., Роднянская Э.Р., Дьяконов . состава, мас.: Ч 20 в 6; ВЬ 20 з 5; ВЬОз 7;А.П, - Журнал прикладной химии, 1986, т,59" Св 20 з 0,4; у-Афз 81,6, с послоедующ) им взавып,5, с,1154-1156..: .; имодействием полученного фталамида сСуворов Б,В., Айтжанова С.А., КулйОнкб)вэ . ййз в среде о оксйлолэ при 333-343 К. 2В,С, - Журнал прикладной химии, 1981, т.54, .- табл., 1 ил,вып.4, с.954-957.Авторское свидетельство СССР9262210,кк.СО 7 С 63/З 2,СО 7 С 63/02,1673 ;: .", .:.:,:"::"." ,1 оКолодина И.С., СембаевД,Х Суворов б,В.,Габдуллина Л,Ф., Рожновэ Т.К. - . Изв. АН:КаэССР, Сер,хим., 1977, М 5, с,60-65.Бюлер КПирсон Д. Органические сйнтв- -:; . 7зы, М.: Мир, 1973, ч.2, с.390.Производственная методика получений;.: .диамида фталевой кислоты по ТУ 6.09-14-1955.77 на Львовском заводе хим, реактивов.Патент Франции 2507600,кл, С 07 О 307/89, 1982.АвторскоесвидетельствоСССР,.," "; МИзобретение относится к органической химии, а именно к способу получения диамида о-фталевой кислоты (фталамида), который является ценным сырьем для органического синтеза, в частности для синтеза дубителя кино-фотоматериалов - й,й,й ,й -тетраоксиметилдиамида о-фталевой кислоты.Известен способ йолучения диамида 4- цианфталевой кислоты аммоннолизом 4-цианфталимида с высоким выходом целевого продукта (99,5% от теории на взятый углеводород).Однако получение 4-цианфталимида окислительным аммонолизом псевдокумола протекает с низким выходом (60,2-65%),Известно получения 4-хлорфталамида иэ 4-хлорфталамида и водного раствора аммиака с выходом 75%.Недостатками этого метода являются невысокий выход 4-хлорфталимида и необходимость очистки полученного целевого продукта.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения фталамида, который состоит иэ трех стадий: получение фталевого ангидрида окйслением о-ксилола на катализаторе Ч 205-Т 02; получение фталимйда аммонолизом фталевого ангидрида; получениедиамида о-фталевой кислоты взаимодействием фталимида и аммиака. Третью стадию получения фталамида осуществляют следующим образом, В 63-литровый стальной эмалированный аппарат, снабженный обратным холодильником, мешалкой, термометром, рубашкой для охлаждения, загружают 22,0 кг (324 моль) водного аммиака. Содержимое аппарата охлаждают до 288 К пуском рассола в рубашку и малыми порциями присыпают 11,9 кг 94 моль) фталимида. После прибавления всего количества фталимида температуру реакционной массы доводятдо комнатной и выдерживают при этой температуре в течение 7 ч.Продукт отфильтровывают на нутчфильтре, промывают дистиллированной водой в количестве 60-80 л, затем 40 л этанола, Продукт высушивают при ЗЗЗК, Выход диамида о-фталевой кислоты 10,0 кг, что составляет 75,3% от теории, считая на фталимидНедостатками этого способа получения фталамида являются невысокий выход целевого продукта 75,3%), необходимость очистки полученного целевого продукта до. рогостоящим растворителем - этанолом, а также обязательное наличие стадии получения фталевого ангидрида иэ о-ксилола, нафталина или их смеси.Технические требования к фталамидупо ТУ 6-09-14-1955-77 приведены ниже,Внешний вид Белый кристаллический порошок,допускается желтоватый оттенок Содержаниео-фталевой кислоты диамида, %не менееТемпература плавления, КОстаток после прокаливэния (в в;деСульфатов), %, неболееСодержание влаги,%, не более 10 98 493-498 0,1 0,5 20Цель изобретения - повышение выходаи качества диамида о-фталевой кислоты,Поставленная цель достигается окислительным аммонолизом о-ксилола в присут 25 ствии водяного пара при малярномсоотношении о-ксилол:воздух:аммиак:вода= 1:ЗО - 60):8-12 И 25 - 30) на катализатореследующего состава, мас.%: Ч 205 6; ЯЬ 20 з5: В 2 Оз 1: СггОз 0,4: у-АгОз 81,6, с послеЗО дующим взаимодействием полученногопродукта с аммиаком в среде о-ксилола при333-343 К,Стадию полученния диамида о-фтале-.вой кислоты из фталимида в среде о-ксилола35 проводили при постоянном барботаже аммиака с объемной скоростью 50 ч . В интервале температур 333 - 343 К конверсияфталимида эа 1 ч составила 100%. Единственным продуктом реакции при этом был40 фталамид. Образование поточной аммонийной соли фталаминовой кислоты не происходило вследствие низкой концентрацииводы (10 мас,%), Однако в прототипе в результатеокисления о-ксилола на оксидном45 катализаторе образовавшийся фталевыйангидрид подвергается аммонолиэу и полученный фталимид превращается во фталамид в водно-аммиачной среде прикомнатной температуре и времени реакции50 1 ч, Поэтому возможность селективного превращения фталимида во фталамид позволяет в принципе создать технологическийпроцесс получения диамида о-фталевойкислоты из о-ксилола в присутствии сложно 55 оксидного катализатора.Предлагаемый способ получения фталамида представляет собой непрерывный технологический процесс получения диамидао-фталевой кислоты из о-ксилола в результате совмещения процесса получения фтали/мидас дальнейшим его превращением во рэстворители йотлуутченсныхктрсисталлическьиух - фталамид. Предлагаемый способ получения,. продуктов с целью очистки М-замедленныхфталамида осущтествляли нз укрупненной амидов янтарной кислоты. В предлагаемомопытной установке в йепрерывном режиме.способе в о-ксйлоле нернаствлоряется целе-Нэ чертеже представлена принципи вой продукт - диьамуидоь-фталевой кислоты,альнзя технологическая схема получения и о-ксилол используьетсяс целью йолнижениядиамида о-фталевой кислоты иэ о-ксилолэ, концентрацтиис воды в рЪЭкционной смеси, вУстэновка состоит из узла 1 подготовки результате чего предбтвращается обраэовасырья (сырьевйе емкости, насосы, компрес-ние побочного продукгэ (аммонийной солисоры, смесителии т.п.), контактного узла 2 10 фталаминовой кислоты) и способствует вы(реэктор из нержавеющей стали с псевдо- паданию восадокцселевого продукта, Такиможиженным оРганизованным слоем катали- . обРэзомт в изобРетении ОРьганичЕскоте веще, ээтора. объемом до 100 л); реактора 3ство(о-ксилол) вотличиеотизвестногоспО(объемом до 3000 л), узлэт выделенияфтала- : собэ используется кэксреда Для созданиямида (насосы 4, 7, центрифуга 5, емкость 6, 15 интенсивного койтакта вежду исходнымисушильнйй агрегат 8, холодильник 9, скруб-: реагентзми, а не калк растворитель.бер 10)иузла 11 улавливэнияврегенерзции"Для осуществтления реакции окиМиаммиака. Реакция получения фтэлимида тельного аммонолиэа был использован кэокислительным аммойолизом о-ксилола " .:тализатор, состоящий иэ оксидов ванадия,: осуществляется в-реакторе 2. Контактные 20 сурьмы, висмута и хрома, йаньесенных йагазы из реактора, содержащие Фталимьйд,"у-оксид алюминия, маЮ,ф: Ч 205 6; ЗЬ 20 э 5;,аммиак,вОду, воздухи С 02, поступают в-: . В 20 з 7; СЮОз 0,4; у А 120 з 81,6. Кзгалиээреактор 3, заполненный о-ксилолом. Здесь тор был синтезирован пропиткой предварипроиСходит взаимодействие фтэлимида с -тельно прокалентйого мелкосферического:аммиаком й образование диамида о-фтэле-. 25 -у-оксида алюминия растворами солей совой кислоты.:- ,: ., .,:.:, ответствующих эленмуентов с посяедующейсушкой в термостзте при 363-373 К (6 ч),далее ступенчаттой прокалкой.внтоке возду 1 :. : . р ха: при 473 тК 2 ч, при 573 КЗч и при 673-723тд . 30 К 10 ч.ЙН+ЪЗН-ф 1: .:, , П р име р 1.Вэято 53 кго-кситлола,580С .С "ЙН 2 кг (448,6 мэ) воздуха, 85 кг (110,25 м ) эмми",ака, 243 кг воды при молярном соотнбшениис-ксилол;воздух;аммиак:ввода. ф 1;40:10:27.35 Загрузка катализатора 1170 см . Состав каэПроведение реакции взаимодействия: тзлиэатора, мас.,; Ч 2056; ЗЬ 20 э 5; 8120 э 7:фталимида с аммиаком в присутствии о-кси-", СтаОз 0,4; у-йаОз 81,6. Температура реаклола позволило исключить образование в . цтииполученияфталимида 658 К.Времяконкачестве побочного продукта аммонийной такта в реакторе получения фталимйдз 4,5 с.соли фталаминовой кислоты, Выход целево Температура реакциМ получения фталамидаго продукта в этомслучае достигал 95,0333-343 К. Время-пребыеания в реакторемол,ф в расчете на пропущенный о-ксилол.получения фталамида 1 ч,Температура реакции поддерживалась в" -, Получено: 8,80 кг С 02 (выход 5,0 отпределах 333-343 К (пример 1-4),: теории на пропущенный о-ксилол), 77,90 кгПри проведении реакции в водной сре-,45 фтэлэмидз (выход 95 от теории на пропудебез использования о-ксилола наблюдает-:, щенный о-ксилол, Тпл. ) 493. К) состава,ся образование побочного продукта ; мас.фр,;(аммонийной соли фтзламиновой кислоты) с,:. Фталамид: .; ., , 99,80выходом до 58,8 мас.в расчете нз подан-: Рстаток посленый фтзлимид (см. табл,1).:. 50 прокаливания".:; :.: 0,03Известно, что с целью получения й- Влажность:;: , - .": .:, 0,17эзмещенных амидов янтарной кислоты;: П риме р 2. Взято: Я кго-ксилола,435аминоимид или имид подвергают взаимо-:. кг(336,45 мэ)воздуха,68 кг(88;2 м аммиака,действию с эквимолярным количеством 225 кг воды при молярном соотношении оаминв или 1-3 мольэквивалентом гидрави. % ксилол.вовлек;аммиак вода - 1;31:В;25; Вана винертном растворителе, нэпримербен- - груэкэ атэлиэаторэ 917,3 см . Составзоле, ацетонитриле, с последующим.: катализатора тот же, кэк в примере 1. Темвыделениемцелевого продукта, В этом спо- пература реакции получения фталимида 668собе органические вещества(бензол, ацето- К. Время контакта в реакторе получениянитрил, этанол и др.) испопьэуютсл кекфталимидз 4,3 с, Температура реакции получения фталамида 333-343 К. Время пребывания в реакторе получения фталамида 1 ч.Получено: 9,15 кг С 02 (выход 5,2%),77,74 кг фталамида (выход 94,8%, Т.пл.49 Х 2 К) сбстэва, мас.%;Фталамид" 99,80бстаток послепрокаливания. ц,05 Влажность: 0,15 П рим е р 3. Взято: 53 кг о-ксилола, 725кг (560,75 м) воздуха, 93,5 кг (121,3 мз) аммиака, 261 кг воды при молярном соотношенйм о-ксилол,воздухэммйак,"вода"1:,5011:29, Загрузка катзлйзатора 1425;7 см, Состав катализатора тот же, как в при: мере 1. Температура реакцииполученияфталимида 658 К Время контактавреактореполучения фтзлимида 4,7 С. Температура реакции получения фталзмида 333-343 К.Время пребывания в реакторе получения фталамида 1 ч.Получено: (0,56 кг С 02 (выход 6,0%), 77,08 кг фталамида (выход 94,0%, Тпл.- 493;5 К) состава, мас,%:Фтал амид 99,74 Остаток послепрокаливания0,06 Влажность 0,20П р и ме р 4. Взято: 53 кг о-ксилола, 870кг (672,9 мз) воздуха, 102 кг (132,3 мз) аммиака, 270 кг воды при молярном соотношении о-ксилол:воздух:аммиак:вода = 1:60:12:30; Загрузка катализатора 1579,3 см. Состав катализатора тот же, как в примере 1; Температура реакции полученйя фталимида 668 К. Время контакта вреакторе получения фталимида 4;6 с.Температура реакцйй йолученияфтзламида 333-343 К Время йребывания вреакторе получения фтзламида 1 ч.Получено: 11,26 кг СО 2 (выход 6,4%),76,75 кг фталамида (выход 93,6%, Тпл.- 493,6 К состава, мас.%:Фталамид . 99,71 Остаток после" прокаливания 0,07Влажность 0,22 П р и м е, р 5. Взято: 53 кг о-ксилола, 870кг (672,9 мз) воздуха, 102 кг (132,3 м) аммиака, 288 кг воды при молярном соотношении о-ксилола:воздух;аммиак.вода = 1:60:12:32.Загрузка катализатора 1645 смз. Состав катализатора тот же, как в примере 1. Температура реакции получения фталимида 668 К, Время койтэкта в реакторе полученияфталимида 4,7 с. Температура реакцйи"получеййя фталамида 333-343 К, В ремя пребыванияв реакторе полученияфталэмидз 1 ч.668 К, Время контакта в реакторе получения фталимида 4,6 с. Температура реакции получения фталамида 353-363 К. Время пребывания в реакторе получения фталамида 1 ч. Получено; 11,79 кг С 02 (выход 6,7%),40 1,91 кг аммониЙноЙ соли фтзлзминовой кис" лоты (выход 2,1%), 74,78 кг фталамида (выход 91,2%, Тпл. = 494 К) состава, мас.%:Фталамид: . 99,64 Остаток после45 прокаливания . 008Влажность0,28 П р им е р 8; Взято:53 кго-ксилола,870кг (672,9 мЭ) воздуха, 102 кг (1 32,3 м) аммиака, 270 кг воды при молярном соотношении 50о-ксйлол:воздух:аммиак.вода1:60:12:ЗО.Загрузка катализатора 1579,3 смз. Состав катализатора тот же, как в примере 1, Температура реакции получейия фталимида 668 К, Время контакта в реакторе полуцения фтзлимида 4,6 с. Температура реакции получения фталамида 333 - 343 К. Время пребывайия; в реакторе фталамида 0,8 ч.Получено: 11,44 кг С 02 (выход 6,5%), 1,76 кг фталимида (выход 2,4%), 74,70 кг3 Получено: 15,66 кг С 02 (выход 8,9%),1,46 кг аммонийной соли фталаминовой кислоты (выход 1,6%), 73,39 кг фтзламида (выход 89,5%, Тпл. -493,9 К) состава, мас.%: 5 фтал амид 99,57Остаток послепрокаливания0,08 Влажность. 0,35П р и ме р 6, Взято: 53 кг о-ксйлола, 870 10 кг (672,9 мз) воздуха, 102 кг (1 32,3 мз) аммиака, 270 кг воды при моля рном соотношении о-ксилол;воздух;аммиак:вода - 1 з 60:12:ЗО; Загрузка катализатора 1579,3 см, Состав катализатора тот же, кзк в примере 1. Тем-15 пература реакцич полученйя фталимида. 668 К. Время контакта в реакторе полученияфтэлимида 4,6 с. Температура реакции получения фталэмида 313-323 К; Время пребывэйия в-реакторб получения фталамида 1 ч.20 Получейо: 11,62 кг СО 2 (выход 6,6%),1,69 кг фталимида (выход 2,3%), 74,70 кг фталамидэ (выход 91,1%, Тпл, = 494,1 К) состава мас,%:фталэмйд .99,61 25 Остаток после"прокаливания 0,09 Влажность0,30 Пример 7, Взято:53 кго-ксилола,870кг (672,9 м) воздуха, 102 кг (132,3 мЗ) амми зка, 270 кг"воды при молярном соотношенииоксйлол,воздух;аммиак.вода - 1:60:12:30.Загрузка катализатора 1579,3 см. Состав катализатора тот же,как в примере 1. Температура реакцииполучения фтзлимида.1754708 10 9фталэмида (выход 91,1, Тпл. - 494,2 К) 1 стздия - окисление о-ксилолз,состава, мас.: " "Взято 53 г о-ксилолэ; катализатор Чг 05- Фтэламид "99 59 ТоО 2.Остаток йосле. Получено 64,38 г фтэлевого энгидридэ,прокэливания0,1 5 чтосоответствуетвыходу 87 мол. ф нэ проВлажность0,31 пущенный о-ксилол,П р и ме р 9, Взято; 53 кг о-ксилрлэ 870 И стадия - аммойолиз фталевогб энгидкг (672,9 мз) воздуха, 102 кг (132,3 иф) аммй- рида.зка, 270 кг водй прймолярном соотношенииВзято 64,38 г фтэлевого ангидрида. Моо-ксилол:воздух:эммиак;вода - 1 60:И:30, 10 лярное соотношенйе фтзлевый энгидЗагрузка катализатора 1579,3 см, СоСтэе рид;ЙНэ:1.кэтэлизэторэ тот же, кэк в йрймере 1; Тем- Получено 62;99 г фтэлимидэ, что соотперэтурэ реакции получения фтайимида ветствуетвыходу 98,5 мол.;6 наподаваемый668 К, Время контакта в реакторе поМученйя - фтэлевый ангидрид.фтэлимидз 4,6 с, Темперэтура реакции йбл-" 15 И стэдия -взаимодейс 1 вие фтэлимидаучения фталэмидз 333-343 К. Времяпребы. с Йммиэком в среде о-ксилола (предлагэввания в ректоре получения фталэмйда 1,2мый способ).ч., :; .: , "", Взято 62,99 фтэлимидэ.Получено: 11,79 кг С 02 (выход 6,7),Получено 70,27 г фтэламида; что соот 2,37 кг-зммонийной соли фталаминовоймис ветствует выходу 100 мол,нэ подаваемыйлоты (выход 2,6), 74,37 кг фталамидэ (вы-фтэлимид.ход 90,76, Тпл. -494,4 К) состава, мзс.фТаким образом,прииспользбванииспоФталэмид 99,57. собз получения фтэлэмидэчерез фтэлевый. Остаток после,-: ангидрид даже с применением на И стадиипрокэливэния-0,1 .: 25 предлагаемого способа выход фтэламида. Влажность 0,33.:. составляет 85,7 мол.6 на пропущенный оОтклоненйя от оптимального состава ксилол (пример 10). Использовэние же в 1 Икатализатора, з также изменение нэйден- стадии получбйия фтэлэмидэ из фтэлимиданых условий проведейия резкции (уменьшив- попрототипу в воднойсреде (при этом выние и увеличение температуры, времени 30 ход Фтзлзмйдэ составляет 75,3 от теории,контзктэ, воздуха, аммиака и воды) приво- считэя нэ фтэлймид) снижает выход фталадят к ухудшвнйа показателей процесса пол-мида до 64,5 мол. на пропущейный о-ксиучения фгэлимидэ. Из этих исходных. , лол.факторов только увеличение количества во-: Физико-химические константы и ИКды (пример 5) непосредственно влияет йэ 35 спектры Фталэмидэ свидетельствуйт о егопроцесс полученйя фтэламидэ и блэгопри-чистоте,ятствует образованию пьбочйого продукта: Приведенные данные свидетельствуют- аммонийной соли фтэламиновой кислОты, - о существенных преимуществах предлагаеКак видно иэ приведенных прймеров, изме-мого способа полученйя диэмида о-фталенение найденных условий проведения реек вой кислоты в сравнении с прототипом;ции(уменьшение иувеличениетемпературы" выход фтэлэмидз нэ исходный о-ксилол со - примеры 6,7, времени пребывания-при-"; стэвляет 93,6-95 мол;ф против 64,5, а намеры 8,9) отрицательно сказываютсяна по-. фталимид мол.против 75,3, содеркаэателях процесса получения фтэламида.: жэние основного вещества 99,71-99,80В известном способе процесс получе мас; против 98,0; остаток йосле прокали,ния фталимида состоит из двух стадий: сйн- . вания О,ОЗ-О;07 мэс.6 против 0;1,тезэ фталевого ангидрида из о-ксилола нэ. В табл.2 йрйводятся СравнительныеЧг 05-Т 02 катализатора с выходом 87 и . дэнныеполученияфтэлвмида изо-ксилолэпроведения аммонолиза полученного ан- в среде о-ксилола (заполнение реактора 3гидридэ с целью получения фтэлимидэ с вы схемы о-ксилолом) и водной среде(эаполнеходом 98,5(. Учитывая вышеизложенное,. нйе реактбра 3 только водой) нэ укрупненвыходфтзлимида на исходный о-ксилол со- ной опытной установке.ставляет 85,7 мол Полученный фтэлймидКак видно из данных табл.2, при срэвнев предлагаемом Способе в среде смеси о- нии получения диэмидз о-фталевой кислотыксилолэ с водой полностью преврзщзется 55 иэ о-ксилолэ в среде о-кСилолз выход фтэлзво фтэламид, в результате чего выход по- мида составляет 95 от теории нэ пропуследнего также составляет на исходнйй о- щенный о-ксилол с чистотой 99,80 мэс.ксилол 85,7 мол. , . :.": -(предлагаемый способ), э в водной среде егоП р и м е р 10; Получение фтэлэмидавыходсостэвляет 71,7 оттеории нз пропу. череэ фтэлевый ангидрид,175470 Э Твблмца 2 е ее Ф Подаю дэлучемо Фталаммдав среде о-ксклолаЗаказ 2866 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4% оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 53 кг о-ксмгюла, 580 кг(110,25 мэ) аммиака, 243 кгводы,Температура реакции пэлученмя Фталамида 333-343 К.Время пребыванкл в реакторе получеммя фталаммда 1 ч 53 кг о-ксмлола,580 кг (448,6 мэ) воздуха, 85 кг (110,25 мэ) амммака, 243 кг воды.Температура реакцмм полу-чеммя фталаммда 293"303 К Время пребывания в реакторе получения фталаммда 3 ч 53 кг о.ксмлола, 435 кг(88,2 мз амммака, 225 кгводы.Температура реакции полукепка фталаммда 333-343 К,Время пребывания в реакторе получения Фталамм"да 1 ч 5 Э кг о-ксмлола, 435 кг(выход 952 от теориима пропущенный о-ксмлэл Тз,493 К)состава. мас. 2;фталаммд 9980остаток после прока"лмваммя 0,03влавмость 0,17)774 кг фталаммда (выход 94 88 Тая4.4932 Ксостава, мас.Ь фталаммд 9980, остаток после прокалмванмя 0,05 влавность 0,15 57,40 кг Фтвламмда(выход 704 от теорммма пропущеммый о-ксмлол, Тл 1495 К) состава, мас.8 зфталаммд 99,4остато паслапрбкалмваммя 0,1влавмость 0,5 58,79 кг фталаммда (вывод 717 Тот494,8 К)состава, мас 1фталаммд 99,42 остаток после прокалмваммя 0,09еэщямость 0,49