Способ получения n-метилкарбаматов

СОЮЗ СОВЕТСжИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 3 р 4 С 07 С 125(72) франко РиГвидо Гароне и(ТТ) Мидзиа,1 Т) 560-134,Я И-ИЕТИЛКА 54) СПОСОБ ПО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 6) Патент США У 427880ублик. 1981. ТОВ(57) Изобретение относится к органи". ческим карбаминовым кислотам, в частности к получению Я-метилкарбаматов формулы (ОК)С(О)-ИНСН, где К - фенил, замещенный С,-Сэ-алкилом, диметиламино-, тио-С,-С-алкил, 2,3- -дигидро,2-диметил-бензофуранил, 2,2-диметил,3-бензодиокси, нафтил. С целью упрощения технологии и повышения безопасности ведения процесса дифенилкарбонат подвергают взаимоо действию с метиламином при 50 С при молярном соотношении реагентов 0,8 1:1 в жидкой фазе в присутствии разбавителя - рециркулирующей жидкой ре акционной массы, полученной при этом при непрерывной подаче метиламина совместно с 407-ным дифенилкарбонатом в рециркулирующем растворе. Затем проводят термическое разложение непосредственно полученной при этом реакционной массы и рециркулирующего жидкого потока, содержащего фенил -М-метилуран, непрерывно подаваемых во второй реактор, при кипении реакоционной массы при 210 С и .атмосферном давлении. Процесс проводят до степени разложения фенил-И-метилуретана 5-67 на фенол и метилизоцианат с получением газообразного потока, содержащего фенол, метилизоцианат и непрореагированный фенил-М-метилуретан, охлаждением до 100 С последнего с отделением газообразного потока ме тилизоцианата от жидкого потока фенола и фенил-Я-метилуретана, ректификацией последнего и рециклом полученного при этом фенил-метилуретана на стадию термического разложения, а газообразный поток метилизоцианата непрерывно подают в третий реактор для взаимодействия с соответствующим замещенным фенолом или нафтолом, 1 ил.( жОБЗ Изобретение относится к улучшенному способу получения Ы-метилкарбаматов, осуществляемому в непрерывном режиме.Ы-метилкарбаматы представляют собой ценные продукты, активные в качестве лекарств фитофармакологического назначения, например такие соединения, как 2,3-дигидро,2-диметилбензофуран-ил-М-метилкарбамат (известныйпод названием карбофуран), 1-нафтил-Х-метилкарбамат (известный йод названием карбарил).Цель изобрЕтения - упрощение технологии и повышение безопасности ведения процесса.Согласно изобретению получают И-метилкарбаматы формулы где К - фенил, замещенный .С, -Сз-алилом, диметиламино, тио-С-С -алил, 2,3-дигидро,2-диметил-бен,1 офуранил, 2,2-диметил,3-бензодиокси, нафтил . Процесс ведут в 3 стадии, 1-я стадия, В первый реактор непрерывно подают дифенилкарбонат и метиламин совместно с рециркулирующим потоком жидкости, состоящим из реакционной смеси, выходящей из указанного первого реактора, и реакцию проводят в фидкой фазе при молярном соотношении подаваемых в реакцию метиламина к ифенилкарбонату, лежащем в интерале 0,8-1:1, и при 50 С с целью бразования фенил-Я-метилуретана и фенола. 2-я стадия. Во второй реактор непрерывно подают реакционную смесь, входящую с первой стадии и рециркулирующий поток, содержащий фенил-И метилуретан, проводя реакцию в кипящей жидкой фао зе при 210.С и при атмосферном давлении с тем,чтобы частично разложить фенил-Ы-метилуретан (степень разложения 5-6%) на фенол и метилизоцианат и создать газообразный поток, содержащий феыол, метилизоцианат и непрореагировавший фенил-И-метилуретан, причем газообразный поток подвергают конденсации для отделения газообразного потока метилизоцианата от жидкостного потока фенолаи фенил-И-метилуретана, причем последний рециркулируют на стадию термического разложения.3-я стадия,В третий реактор непрерывно подают поток метилизоцианата, выходящий со старой стадии и приводят егов контакт с раствором замешенногофенола или нафтола в среде инертного органического растворителя, прикомнатной температуре 0-50 С в присутствии катализатора амипного типас получением М-метилкарбамата указанной формулы, наконец Х-метилкарбамат выделяют из реакционной смеси,выходящей с третьей стадии.1-я стадия,На первой стадии дифенилкарбонати метиламин реагируют друг с другомс образованием фенил-И-метилуретанаи фенола в соответствии со следующейреакционной схемой: ОВ ЛН - СНС О + СНМН 2 С О + РЬОН ОЯ ОРп 30где РЬ представляет собой фенильныйрадикал.Температура ниже 20 С резко снижает скорость реакции, Температураовыше 80 С является нежелательной 35 поскольку благоприятствует протеканию вторичной реакции, приводящей кобразованию И,М -диметилмочевины,в соответствии со следующей реакционной схемой:40 гОРИ ЮНСН,С = О + 2 СНМН - С - О + 2 РЬОНОРЬ где РЬ представляет собой фенильный радикал.Такая реакция протекает в заметной степени особенно при температуре выше 100 С.На практике в реактор первой стадии может подаваться непрерывный поток метиламина и непрерывный поток дифенилкарбоната, растворенного в рециркулирующей жидкой смеси.Реактор первой стадии может представлять собой реактор с перемешиванием, в который непрерывно подаются1433410 30 40 реагенты и рециркулирующая жидкая среда и из которого непрерывно вьг. водится реакционная смесьС другой стороны может использоваться реактор удлиненной формы, например трубчатый реактор, на одном конце которого осуществляют непрерывную подачу реагента и рециркулирующей жидкостной среды, а с другого конца выводят реакционную смесь.При работе в указанных условиях реакция завершается или в основном завершается за время 15-60 мин в отсутствии веществ, оказывающих каталитический эффект на укаэанную реакцию.Как правило, при работе в указанных условиях и при стехиометрических или близких к стехиометрическим количествам реагентов конверсия дифенилкарбоната обычно составляет 987. и выше при селективности по фенил- -М-метилуретану, обычно выше 997, в расчете на превращенный дифенилкарбонат, где все проценты даны в молярном выражении.Реакционную смесь, выводимую из реактора первой стадии, частично рециркулируют, а оставшееся количество непрерывно подают в реактор второй стадии.2-я стадия.На второй стадии фенил-М-метилуретан подвергают термическому разложению на метилизоцианат и фенол в соответствии со следующей реакционной схемой: где РЬ представляет собой фенильный 45 радикал.В реактор второй стадии непрерывно подают жидкостной поток, состоящий из продуктов реакции с первой стадии и рециркулирующего жидкого ц фенил-М-метилуретана, и проводят реакцию в кипящей жидкой фазе прио210 С и атмосферном давлении в отсутствии веществ, обладающих каталитическим действием на реакцию разложения с тем, чтобы частично (на 10-90 ) разложить фенил-М-метилуретан на фенол и метилизоцианат. В этих условиях в реакторе второй стадии создается газообразный поток, содержащий метилиэоцианат фенол и непревращенный Фенил-М-метилуретан. Этот поток охлаждают, например, доо температуры порядка 80-100 С с тем, чтобы отделить газообоазный поток метилиэоцианата от жидкостного потока фенола и фенил-М-метилуретана. Полученный таким образом жидкостный поток отгоняют с тем, чтобы час- . тично или полностью отделить фенол в виде основного продукта от хвостового продукта, состоящего из или содержащего фенил-М-метилуретан, и такой хвостовой продукт рециркулируют в реактор второй стадии.Процесс второй стадии проводятопри 210 С, при атмосферчом давлении, при среднем времени пребывания в реакционной зоне (которое рассчитывается как отношение объемной скорости подаваемого потока к свободному объему реактора) 0,5-3 ч. Кроме того, в реактор подводится достаточное ко- личество тепла для того, чтобы создать объемную скорость (в весовом выражении) испаренного вещества в 1,5-11 раэ более высокую чем объемная скорость подаваемых реагентов, В этих условиях достигаются конверсии фенил-М-метилуретана за проход порядка 65-857. в расчете на подаваемое количество и в реакторе образуется газообразный поток, содержащии 9 - 22 мас./ непревращенного фенил-М- -метилуретана, 63-71 мас.7 фенола и 15-20 мас.Х метилизоцианата.1Реактор, в котором осуществляют вторую стадию, представляет собой трубчатый реактор, наверху которого смонтирован дефлегматор, которому предшествуют или не предшествуют дистилляционные тарелки, или участокс насадкой,При работе в указанных условияхдостигается полная или практическиполная конверсия фенил-М-метилуретана, при селективности по метилизоцианату выше 98 мол. .3-я стадия.Иа третьей стадии процесса метилизоцианат, выходящий в виде газообразного потока со второй стадии, реагирует, иногда после конденсации,с эамещенным фенолом или с нафтолом,растворенными в органическом растворителе, в соответствии со следую"щей реакционной схемой:се-и-с о+кон с омн - сн,где К представляет собой радикал эамещенного фенола или нафтола,Примеры соединений Формулы К ОНвключают: 1-нафтол; 2-нафтол; 2,3- -6 игидро,2-диметилбензофуран-1-ол; 2,2-диметил,3-бензодиокс л-ол; 3,5-ксиленол; 3,4-ксил нол; 2-изопропилфенол; 2-(этилтиометил)-фенол; 2-креэол; 3-изопропил-метилфенол: 4-метилтио,5-димтилфенол; Е-диметиламино-метилФФнол,Метилизоцианат, выводящийся во в орой стадии, непрерывно подается 2 О иконтактирует с раствором соединения КОН в среде инертного органического рстворителя, содержащего также катализатор аминного типа;25 Органические растворителя предс авляют собой ароматические углевод роды, такие как бензол, толуол, к илол и кумол, такие кетоны как а етон, метилэтилкетон и метилизо- ЗО бутилкетон, такие сложные эфиры как э 1 гилацетат, метилацетат, диметилкарбрнат и диэтилкарбонат, хлорированные алифатические углеводороды, такие как/ хлороформ, хлористый метилен, четыреххлористый углерод и дихлорэтан; такие простые эфиры как диэтиловый эфир илитетрагидрофуран. Обычно кон,; центрация соединения в соответствуюшем растворе органического раствори теля имеет значение в интервале 5 б 0 мас.Ж,Конкретнюя примерами катализаторов, используемых для этой цели могут служить тризтиламин, диизопропил этиламин, пиридин, 4-диметиламиннопиридин, Н-метилимидазол.Предпочтительными катализаторами являются третичные амины.Количество катализатора, исполь п зуемое в третьей стадии реакции,обычно может изменяться от 0,001 до 0,1 моль на моль соединения КОН. Кроме того, реакцию третьей стадии 55проводят при эквимолярном или. близкомк эквимолярному сотношению междусоединением КОН и метилизоцианатом,особенно при соотношениях 1-1,1: 1. Третья стадия процесса может проводиться с использованием большого числа реакторов, расположенных параллельно, причем каждый из реакторов содержит раствор соединения КОН, в выбранном органическом растворителе, помимо катализатора. В этом случае поток метилизоцианата, который может быть переведен в жидкое состояние, непрерывно подают в первый реактор до достижения желаемого молярного соотношения между реагентами, затем поток метилизоцианата отводят во второй реактор.После окончания подачи метилизоцианата первый реактор выдерживают при условиях проведения реакции в течение 0,5-8 ч с целью завершения реакции и, наконец, И-метилкарбамат выделяют из реакционной смеси.Указанный цикл повторяют во втором реакторе и т.д,Время пребывания реагентов 0,5-8 ч.Третью стадию проводят в реакторах с перемешиванием, используя технологическую схему с параллельнымрасположением реакторов. При непрерывном режиме работы предпочтительно использовать ряд реакторов непрерывного действия, расположенныхпоследовательно, либо используютреактор удлиненной трубчатойформы,в один конец которого непрерывно подаются реагенты, а из другого концанепрерывно выводится реакционнаясмесь.При работе в укаэанных условияхобычно получают М-метилкарбамат евыходом, как правило, выше 98 мол.7в расчете на поданные реагенты. Я-метилкарбамат выделяют из реакционной смеси, выходящей с третьей стадии, любыми известными способами,например концентрированием, кристаллизацией, фильтрацией, сушкой илипутем любой комбинации указанныхопераций, Согласно предпочтительному воплощению растворитель длятретьей стадии выбирают таким образом, чтобы способствовать осаждениюЫ-метилкарбамата с тем, чтобы облегчить его выделение из реакционнойсмеси, которую, следовательно, можнонепосредственно рециркулировать после предварительного растворения соединения КОН,Выделенный таким образом Я-метилкарбамат может быть подвергнут очист 1433410Преимуществом данного способа является также ведение процесса на 1-й стадии в рециркулирующем потоке,без использования органического растворителя, что исключает стадию после- дующей отгонки и загрязнение потоков целевых продуктов. Отсутствие ор ганического растворителя исключает попадание посторонних веществ в реакционную массу, в результате этого образуется реакционная смесь, которую можно непосредственно обрабатывать на стадии 2,При осуществлении процесса, как показано для стадии 2,выделение потока метилизоцианата является регулярным и постоянным и не возника" ет необходимости в промежуточном хранении этого опасного химического продукта.Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает большую гибкость процес са, имеет возможность получения 45 ке путем перекристаллизации из инерт ного растворителя в результате растворения вещества при высокой температуре в подходящем растворителе и принудительного последующего его осаждения в результате охлаждения раствора, Лучше всего, чтобы температура, при которой нагревают раствор сырого Б-метилкарбоната поддерживаФ О лась на более низком значении, чем то значение, которое вызывает разрушение такого соединения, такая температура обычно имеет значение ниже 100 С,15И-метилкарбаматы получают так,что . в любой момент времени количество свободного высокотоксичного метилизоцианата поддерживается на чрезвычайно низком значении, что устраняет или, по крайней мере, сильно упрощает проблемы, связанные с использованием соединения, в случае необходимости его хранения.Предлагаемый способ позволяет полу;ать И-метилкарбаматы с высокими выходами и селективностью простым и дешевым методом. Кроме того,работа в непрерывном режиме демонстрирует, относительно периодического режима, ряд преимуществ, заключающихся в более высокой производительности единицы объема оборудования, большей равномерности характеристик конечных продуктов и возможности автоматизации технологического процесса. 35 большого числа разнообразных Б-метилкарбаматов,П р и и е р 1, На чертеже индексом Робозначен реактор первой стадии, снабженный мешалкой и работающий при 50 С и дарлении 0,98 кг/смВ реактор Рпо линии 1 непрерывноподается с расходом 1,3 кг/ч(42 моль/ч) поток метиламина, а полинии 2 подается с расходом 22,5 кг/чжидкостный поток, содержащий 40 мас,%дифенилкарбоната. Поток по линии 2получают в результате. подачи 9,0 кг/ч(42 моль/ч) дифенилкарбоната по линии 3 и 13,5 кг/ч эффлюента из реактора Р, по линии 4, Время пребывания в реакторе Рсоставляет 0,5 чи по линии 5 выводится с расходом23,8 кг/ч поток, имеющий следующийсостав, мас.%; Фенол 38; фенил-Я-метилуретан 61; дифенилкарбонат 0,8.Выход Я-метилуретана в расчете надифенилкарбонат 99%,1Этот поток частично (13,5 кг/ч) рециркулируют в реакторе Рпо линии 4, а остаток (10,3 кг/ч) составляет поток по линии 6, который подается в реактор второй стадии Рсовместно с потоком, выходящим из нижней части колонны С, по линии 7.Указанный нижний поток из колонны Симеет объемную скорость 2,3 кг/ч и следующий состав, мас.%: фенол 39; Фенил-И-метилуретан 61. Поэтому полученный в результате поток, подаваежй в реактор Рпо линии 8, имеет объемную скорость 12,6 кг/ч и следующий состав, мас.%: фенол 38, фенил-И-метилкарбамат 61 и дифенилкарбонат 0,7. Реактор второй стадии Рработает при следующих условиях; темпеоратура 210 С, атмосферное давление и время пребывания в реакторе 2 ч, В этих условиях происходит пиролиз фенил-И-метилуретана и образуется газообразный поток, который охлаждаоют до 100 С в последующем дефлегматоре и получают жидкую фазу следующего состава, мас,%: Фенол 86,2 и фенил-Н-метилуретан 13,8. Эту жидкую фазу частично рециркулируют в реактор второй стадии Р(коэффициент рециркуляции 10), а остаток составляет поток по линии 9, который подают с объемной скоростью 10,1 кг/ч в дистилляционную колонну С.Дистилляционная колонна Сработает при давлении, измеренном в верхней части колонны, равном 10 мм рт. ст., при температуре верхней частиоколонны 78 С и при температуре нижоней части колонны 108 С, В этих условиях с верха колонны Ссо скоррстью 7,8 кг/ч отделяется фенол, а, из нижней части колонны выводится почти эквимолярный поток фенола и фенил"И-метилуретана (соответственно 39 и 51 мас.%), который рецирклируется в реактор пиролиза Р 2 по линии 7 с объемной скоростью 2,3 кг/ч.Из нижней части реактора пиролиза периодически осуществляют и высококйпящие побочные продукты, которые образуются в очень малых количествах (менее 0,03 кг/ч).Метилизоцианат, который образуетсЖ при пиролизе в реакторе второй садин Р, не переходит в жидкое состояние при той температуре, при ко торой осуществляется частичная концентрация продуктов пиролиза и его вйводят по линии 11 со скоростью 235 кг/ч. Выход метилизоцианата в рассчете на дифенилкарбонат 98,1%, Эфот поток снижается в теплообменникй Еи подается в реактор Р-За, в который предварительно загружают,кг: 2,3-дигидро,2-диметил-бензофуранОл 28,6; толуол 86;триэтиламин 0,18 (катализатор). Побочно получающийся фенол выводят по линии 12.Поток метилизоцианата подается в реактор Р-За в течение 4 ч при 15 ОС и;атмосферном давлении. После окончан я этого периода поток метилизоциа ата отводится в реактор Р-Зв, работ й параллельно с реактором Р-За и содержащий ту же начальную загрузку реагентов.45После окончания подачи метилизоцианата .в реактор Р-За содержимое реаКтора выдерживают в течение 2 ч пРи перемешивании и при указанной температуре. Затем содержимое реактора в Р-За или Р-Зв выгружают по линии 13 или 14 и фильтруют с тем, чтобы отделить осажденный 2,3-дигидро,2-диметилбензол-фуран-ил-Я- -йетилкарбамат, который промываютотбпуопом и сушат при 80 С и остаточном давлении 10 мм рт.ст.Маточные жидкости, содержащие избыток 2,3-дигидро,2-диметил-бензофуранола, растворенный 2,3-дигидро,2-диметилбензофуран-ил-й-метилкарбамат (1-2 мас.%) и катализатор, могут быть полностью регенерированы (или с помощью отвода небольшого количества) с целью полученияраствора, который загружают в реактор третьей стадии,Общее количество полученного таким образом 2,3-дигидро,2-диметилбензофуран-ил-Х-метилкарбамата (карбофурана) 36,0 кг при выходе, составляющем 1 кг ценного целевого продукта на 1 кг дифенил карбоната(96,8 мол .Х).Указанный цикл повторяют с использованием реактора Р-Зв, получаютрезультаты, близкие к тем, что получены в реакторе Р-За.П р и м е р 2, Процесс осуществляют по методике, описанной в примере 1, загружая в реактор третьейстадии следующие продукты, кг: 1-нафтол 25,1; толуол 75; триэтиламин0,18 (катализатор).За один цикл получают 32,5 кг 1-нафтил-И-метилкарбамата (карбарил) свыходом 96 мол.% в расчете на дифеннлкарбонат.П р и м е р 3, Процесс проводятпо методике, описанной в примере 1,загружая в реактор третьей стадииследующие вещества, кг: 2-изопропоксифенол 26,5; толуол 80; триэтиламин0,18 (катализатор),За один цикл получают 34 кг 2-изопропоксифенил-И-метилкарбамата (пропоксур) с выходом 97 мол,% в расчете на дифенилкарбонат.П р и м е р 4, При работе по методике, описанной в примере 1,загружая в реактор третьей стадии следующие соединения: 4-диметиламино-метилфенол; 3,5-ксиленол; 3,4-ксиленол; 2,2-диметил,3-бензодиоксол- -4-ол; 4-метилтио,5-диметилфенол;3-изопропил-метилфенол; 2-крезол;2-изопропилфенол; 2-(этилтиометил)- -фенол получают следующие карбаматы:74-диметиламино-метилфенил-И-метилкарбамат (аминокарб); 3,5-ксилил-И- -метилкарбамат (ХМИС); 3,4-ксилил- -И-метилкарбамата (МРМС); 2,2-диметил,3-бензодиоксол-ил-метилкарбамат (бендиокарб); 4-метилтио,5-ксилил-М-метилкарбамат (метиокарб);3-изопропил-метилфснил-И-метилкарбамат (промекарб); 2-изоироиилфенил 1433 Д 10 12-Н-метилкарбамат (иэопрокарб); 2-толил-М-метилкарбамат (МТМС); 2-(зтилтиометил)-фенил-И-метилкарбамат (этиофенкарб),Выход целевых продуктов в расчете на дифенилкарбамат, подаваемый на первую стадию, 95-987 Формула изобретения Способ получения М-метилкарбаматов общей формулы ОЕс-о И - фЗ 15 где К - фенил, замещенный СС -алкилом, диметиламино, тио- -С,-С -алкил, 2,3-дигидро- -2,2-диметил-бензофуранил, 2,2-диметил,3-бензодиокси, нафтил, 25 с иСпользованием взаимодействия соответствующего замещенного фенола или нафтола с метилизоцианатом в инертном органическом растворителе при комнатной температуре в присут- З 0 ствии катализатора аминного типа с выделением целевого продукта, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии и повьппения безопасности ведения процесса, дифенилкарбонат подвергают вэаимодейоствию с метиламином при 50 С при молярном соотношении реагентов 0,8 1:1 в жидкой фазе в присутствии раэбавителя - рециркулирующей жидкой реакционной массы, полученной при этом, при непрерывной подаче метил- амина совместно с 407.-ной дифенилкарбонатом в рециркулирующем растворе, с последующим термическим разложением непосредственно полученной при этом реакционной массы и рециркулирующего жидкого потока, содержащего.фенил-М-метилуретан, непрерывно подаваемых во второй реактор, при кипении реакционной массы при температуре 210 С и атмосферном давлении до степени разложения фенил-К- -метилуретана 5-6 Х на фенол и метилизоцианат с получением газообразного потока, содержащего фенол, метилизоцианат и непрореагированный фенил-Яо -метилуретан, охлаждением до 100 С последнего с отделением газообразного потока метилизоцианата от жидкого потока фенола и фенил-Я-метилуретана, ректификацией последнего и рециклом полученного при этом фенил- -Н-метилуретана на стадию термического разложения, а газообразный поток метилизоцианата непрерывно подают в третий реактор для взаимодействия с соответствующим замещенным фенолом или нафтолом..Патрушева Техред Я,олийнык дакто Корректор Н.Корол Заказ 5471/ 3 Подп изводственно-полиграфическое предприяти 9 Тира ВНИИПИ Государсно делам изоб 3035, Москва, Жвенногетений5, Рауш митета ССткрытийя наб д Уагоро, ул. Проектная