192035. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ftálimid és tetrahidro-ftálimid előállítására
1 192.035 2 A találmány ftálimit! és tetrahidro-ftálimid előállítására vonatkozik oldöszermenetes közegben, a megfelelő dikarbonsav-anhidridekből kiindulva karbamiddal való reakció útján. A ftálsav-imidet és a telralridro-ftálsav-imidet a növényvédőszer-, színezék- és gyógyszeripar használja intermedierként. Az ilyen gyűrűs díkarbonsav-intidek előállítására számos eljárás vált ismeretessé, így többek között a dikarbonsav-anhidridek és a karbamid reagállatása magas hőmérsékleten. A karbanridos reakció erősen exoterm, nehezen kézben tartható, a kapott termék rendszerint melléktermékekkel szennyezett üvegszerű, szilárd anyag, amit konzisztenciája folytán rendkívül nehéz feldolgozni. A gyűrűs dikarbonsavimidek előállításánál a 3 819 648. számú USA-beli szabadalmi leírásban oldószerként aromás szénlűdrogéneket alkalmaznak. Az oldószeres közegbe a reagáltatás jobban kézben tartható és könnyebb a végtermék feldolgozása is. Zdrojek T. és munkatársai (Organika 44 49 (1978)) tanulmányozták ftálimid előállítását ftálsav-anhidridból és karbamidból xilolos közegben. A xilol előnye az, hogy nemcsak oldószerként használható, hanem a reakciónál képződött víz azeotropos desztillálásával való eltávolítására is. A reagáltatásnál 20% karbamid-felesleget alkalmaztak, a reakció hőmérséklete 135-140°C, az elért hozam 94% volt. Az oldószeres eljárások ismert hátránya azonban, hogy az oldószer kezelése és regenerálása külön berendezéseket és műveleteket igényel, az oldószerveszteségből többletráfordítás is származik. A korszerű eljárásokban ezért arra törekszenek, hogy az oldószert kiküszöböljék. A 45 451. számú izraeli szabadalmi leírás szerint a gyűrűs dikarbonsav-anhidridekből az imideket karbanridos reakcióval oldószer nélkül állítják elő az előállítani kívánt végtermék olvadáspontján. A homogén olvadékban végbemenő reagáltatásnál a karbanridot fokozatosan adagolják a gyűrűs dikarbonsavanhidrid olvadékába akként, hogy mindenkor legalább 10% karbamidfelesleg legyen. A reagáltatást 200 C-on kezdik és 230°C-on fejezik be, a karbamidfelesleg miatt mellékreakciók mennek végbe. A kapott olvadékot hűtött tálcákba öntik, amelyekben nehezen megolvasztható tömegként válik ki a végtermék. A végtermék minősége gyenge, 93,5%-os, olvadáspontja 228-230°C. Hátrányt jelent az is, hogy a reakcióelegybó'l egyrészt a gyűrűs dikarbonsav-anhidridés a képződött imid is kiszublimál és a szerves anyagot magukkal ragadó véggázok is a környezetet szennyezik. Célul tűztük ki ftálimid és tetrahidro-ftálimid előállítását a megfelelő dikarbonsav-anhidridekből karbamidos reakció útján oldószermentes közegben olyan eljárással, amellyel az ismert hátrányok kiküszöbölhetők. A találmány szerinti eljárás ftálsav-imid és tetrahidroftálsav-inrid előállítására a megfelelő dikarbonsavanhidridből karbamid reagáitatásával oldószer nélkül azzal jellemezhető, hogy A) ftálsav-imid előállítására a megolvasztott ftálsavanlúdridbe 180-240° C közötti emelkedő hőmérsékleten beadagoljuk a karbamidot, miközben a ftálsavanhidridet a sztöchiometrikushoz képest állandó feleslegben tartjuk, vagy B) tetrahídro-ftálsav-imid előállítására a megolvasztott telrahidro-ftálsavanhidridbe 110- 1 80°C közötti emelkedő hőmérsékleten beadagoljuk a karbamidot, miközben a telrahidro-ftálsavanhidridet állandó feleslegben tartjuk, reagáltatás közben pedig a reakcióelegyből kiszublimált ftálsav-imidet vagy ftálsav-anhidridet illetve ezek tetrahidro-származékát felfogjuk és az előállításba visszavezetjük, A savas közegben végzett reakció lehetővé teszi, hogy a termék tisztasága és a hozama növekedjen, ugyanakkor lehetőség van a berendezésből szublimáló termékek felfogására és elkülönítésére, vagyis az eljárás környezetkímélő módszerrel valósítható meg. Előnyösen úgy járunk el, hogy a dikarbonsav-anhidrid-karbamid mólarányát 2:l-re állítjuk be, a ftálsav-anhidridet a sztöchiometrikushoz képest legalább 1%-nyi feleslegben alkalmazzuk. A reagáltatást ftálsav-imid előállítása esetén 180-200°C közötti hőmérsékleten kezdjük és a karbamidot 4 részletben elosztva előbbi, majd 200-220°C, 220— 230°C, végül 230-240°C közötti hőmérsékleten adagoljuk be. A karbamid beadagolása után a kapott terméket 260°C-on tartott lemezelő berendezés tálcájába vezetjük és a ftálimidet vízzel hűtött forgólemezelo dobon lemezeljük. A reagáltatás közben eltávozó gázokat szublimációs kamrában leválasztjuk és a leválasztott ftálsav-anhidridet, illetve ftálimidet ismét felhasználjuk a szintézisben. A gázokat vizes móson keresztül vezetjük el. A vizes mosóban a mosóvizet állandóan keringtetjük és a kivált szilárd anyagot szűrőn keresztül a mosóvízből eltávolítjuk. A leszűrt anyagot a szintézishez visszavezetjük, a mosóvizet pedig zűrt körben keringtetjük. A ftálinűdhez hasonlóan állítható elő a tetrahidro-ftálimid, azonban a karbamidot 110 és 180 C közötti hőmérsékleten, 110— 130°C, 130-150°C, 150-170°C, végül 170-180°C közölt adagoljuk. A találmány szerinti eljárás előnyei:- a megfelelő dikarbonsav-anhidridből és karbamidbó! savas reakcióközegben állítható elő a kívánt dikarbonsav-imid 99,9%-os tisztaságban,- karbamidot nem alkalmazzuk feleslegben, így a karbanádra számított hozam megnövekszik,- a reagáltatást olvadékban végezzük akként, hogy a megolvasztott dikarbonsav-anhidridbe adagoljuk a karbanűdot és az olvadékot mindig azon a hőmérsékleten tartjuk, amelynél az elegy még éppen olvadt állapotban van. Jgy elkerülhető a szükségtelenül magas hőmérsékletnek a kedvezőtlen hatása a termékre,- az elért hozam a gyártás folyamán kiszublimált anyag visszavezetése esetén 96% feletti,- környezetkímélő technológia valósítható meg, ha a reaktorból szublimálással távozó dikarbonsav-anhidridet és -imidet deszublimációs berendezésben, a gyártásból kilépő véggázokat pedig vizes mosóban fogjuk fel és a kinyert szilárd anyagokat a gyártásba visszavisszük. Az eljárás közelebbről a következő kiviteli példákban ismertetjük: 1. példa 305 g (2,06 mól) ftálsav-anhidridet mérünk be egy lombikba, majd 180°-Gen megkezdjük 60,06 g (1 mól) karbamid adagolását. Az adagolást 4 részletten 180 200 C, 200-220°C, 220- 230 C, végül 230-240 C közötti hőmérsékleten végezzük. A reakcióelegyet még 10 percig keverésben tartjuk 240°C-on, majd a kapott terméket tálcákra öntjük, olvadáspontja 234— 235 C, béltartalom 99,9%, hozam 96% feletti. 2. példa (összehasonlító) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
