159984. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 5-(3-cianopropil)-hidantoin előállítására
3 féle gyakorlati kiviteli módok szerint. A 4--ciano-butiraldehid egylépéses eljárásban reagáltatható a három reaktánssal, de eljárhatunk oly módon is, hogy az aldehidet először egy cianid-reaktánssal ciánhidrinné alakítjuk, majd ezt a ciánMdrint hozzuk reakcióba a többi reaktánssal. E reakció során kívánt esetben először egy ammónium-reaktánst reagáltathatunk a ciánhidrinnel, majd az így kapott reakcióterméket alakíthatjuk át a széndioxid-reaktánssal való reagáltatás útján a kívánt hidantoinná. Lehetséges továbbá oly módon is eljárni, hogy először az aldehidet egy cianid- .és.ammónium-reaktánssal, a széndioxid-reaktáns hozzáadása nélkül reagáltatjuk, majd az így kapott reakcióterméket hozzuk a széndioxid-reaktánssal reakcióba. A találmány szerinti eljárás során a reakcióközeg is változtatható. Alkalmazhatunk reakciófcözegként vizet vagy víz és valamely, a reakció szempontjából közömbös szerves oldószer, mint metanol vagy etanol elegyét. Ha a reakciót több lépésben folytatjuk le, akkor szükség esetén az egyes lépéseket más és más reakcióközegben folytathatjuk le. Előnyösen azonban vizet használunk reakcióközegként a találmány szerinti eljárásban és a 4-ciano-butir aldehidet egylépéses eljárásban reagáltatjuk a három reaktánssal. Víz reakcióközegként való alkalmazása esetén a víznek a reagáltatandó 4-ciano-butiraldehidhez viszonyított mennyiségi aránya széles határok között változtatható, anélkül, hogy ezáltal a termelési hányadot észrevehetően befolyásolnak. Minél kevesebb víz Van jelen — az egyéb reakciókörülmények változatlanul tartása mellett — annál nagyobb nyomást kell alkalmazni a reakció lefolytatására, arra való tekintettel, hogy az ammónium-reaktáns fentebb említett mennyiségét ammónia és/vagy ammóniumhidroxid alakjában kell a reakcióelegyhez adni. Ha viszont az aldehid mennyiségéhez viszonyított vízmennyiség nagy, akkor ipari méretekben az eljárás lefolytatására alkalmazott .készülék méretét kell megfelelően nagyra választani. Előnyös tehát, ha a találmány szerinti eljárásban a reagáltatandó 4--ciano-butiraldehid 1 g-jára számítva 4—20 g vizet alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás különböző hőmérsékleteken folytatható le. Előnyösen 30 °C és 90 °C között dolgozunk, minthogy a hőmérsékleti határok között a gyakorlatban már kielégítő reakciósebességet érhetünk el és az ilyen hőmérsékleteken alkalmazandó nyomás műszaki szempontból még nem jelent hátrányt. A cianid-reaktáns mennyiségi aránya változtatható a találmány szerinti eljárásban. 1 mól reagáltatandó 4-eiano-butiraldehidre előnyösen 1—1,5 mól cianid-reaktánst alkalmazunk, minthogy ennél nagyobb cianid-mennyiség nem befolyásolja a termelési hányadot, viszont az eljárás ipari méretekben történő kivitelezése esetén nehézségeket okozhat. A szén-4 dioxid-reaktánst előnyösen szintén 1—1,5 mól mennyiségben alkalmazhatjuk 1 mól reagáltatandó 4-ciano-butiraldehidre számítva. Ennél nagyobb mennyiségű széndioxid-reaktáns alkalmazása tapasztalataink szerint nem nyújt további előnyt a találmány szerinti eljárásban. A találmány szerinti eljárás gyakorlati kiviteli módjait közelebbről az alábbi példák szemléltetik; megjegyzendő azonban, hogy a j0 találmány köre nincsen ezekre a példábra korlátozva. 1. példa: 15 Egy keverővel felszerelt háromliteres autoklávba beviszünk 1800 g 25 súly%-os vizes ammónia-oldatot és 240 g (2,6 mól) ammóniumkarbonátot. Ezután keverés közben hozzá-2Ű adunk 95 ml (2,5 mól) folyékony ciárahidrogént és a kapott elegyet 70 °C hőmérsékletre melegítjük. Ezen a hőmérsékleten keverés közben, 1 óra alatt hozzáadunk 194 g (2 mól) 4-ciaino-butiraldehidet. Ezután a reakcióelegyet még 3,5 óra hosszat 70 °C hőmérsékleten tartjuk. A reakcióelegyet csökkentett nyomáson bepároljuk szárazra, majd a maradékot vízből átkristályosítjuk. A bepárláskor elillanó ammónia kívánt esetben felfogható és visszanyerhető. Ily módon 312 g 5-(3-cianopropil)-hidantoint kapunk, amely 157—160 °C-on olvad. A 4-ciano-butiraldehidre számított termelési hányad 93,4%. (Az átkristályosításkor visszamaradó S5 anyalúg még kb. 10 g nyers 5-(3-cianopropil)-hidantöint tartalmaz.) 2. példa: 40 Egy keverővel ellátott kétliteres autoklávba beviszünik 680 g 25 súly%-os vizes ammóniaoldatot, 288 g (3 mól) ammóniumkarbonátot és 390 g vizet. 45 Ezután keverés közben 116 ml (3 mól) cseppfolyós ciánhidrogént adunk hozzá. Az így kapott elegyhez 25 °C körüli hőmérsékleten, keverés közben, 1 óra alatt hozzáadunk 194 g (2 mól) 4-ciano-butiraldehidet. A kapott ele-50 Svet keverés közben 4 óra hosszat 55 °C körüli hőmérsékleten tartjuk, majd csökkentett nyomáson bepároljuk szárazra. A maradékot vízből átkristályosítjuk. Ily módon 284 g 5-(3-cianop:ropil)-hidantoint 55 (az elméleti hozam 85%-a) kapunk, amely 155— 159 °C-on olvad. 3. példa: _0 Egy keverővel felszerelt 25 literes autoklávba beviszünk 3400 g 25 súly%-os vizes ammóniaoldatot, 720 g (7,5 mól) ammóniumkarbonátot és 28,5 g vizet. Ezután keverés közben 213 ml (5,5 mól) cseppfolyós ciánhidrogént adunk tó hozzá. Az elegyhez 25 °C körüli hőmérsékle-9
