198687. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2,2,6,6-tetrametil-4-oxo-piperidin előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás 2,2,6,6-tetrametil4- -oxo-pipcndin (triacetonamin) előállítására. Ez a vegyület polimer szerkezeti anyagokban, üzemanyag és kenőolaj adalékokban, gyógyszerekben és biológiailag aktív készítményekben alkalmazott stabilizátorok és antioxidánsok kiindulási anyagaként szolgál. Ismert, hogy polimer szerkezeti anyagok UV-fény elleni védelmére fénystabilizátorként p-hidroxi-benzofenon- és p-hidroxi-benztriazol-származékokat alkalmaznak. Az utóbbi időben fénystabilizátorként triacetonaminból nyert vegyületeket alkalmaznak, amelyek lényegesen jobb hatást mutatnak, mint a korábban alkalmazott vegyületek. A 2,2,6,6-tetrametil4-oxo-piperidin előállítására számos eljárás ismert. Példaként említhető aceton vagy kondenzációs termékeinek reakciója ammóniával savas katalizátor jelenlétében 5—120 C közötti hőmérsékleten 4-20 órán keresztül. A reakció egy oldószerben, de két lépésben játszódik le. Először 2.2.4.4.6- pentametil -2,3,4,5-tetrahi dro-pirimidin keletkezik, amely megemelt hőmérsékleten katalizátor, víz és aceton felesleg jelenlétében alakul át a kívánt végtermékké. A köztiterméket általában nem izolálják. (520.357. számú szovjet szerzői tanúsítvány, 574.411. számú svájci szabadalmi irat, 2.235.119. számú francia szabadalmi irat, 3.513.170. számú USA-beli szabadalmi irat, 121.141. számú japán szabadalmi irat, 721.001. számú szovjet szabadalmi irat, 3.963.730. számú USA-beli szabadalmi irat, 78.21.858. számú olasz szabadalmi irat). Az ismert eljárások hátránya, hogy a 2,2.6,6-tetrametil4-oxo-piperidin szintézise két lépcsőben játszódik le. Eközben jelentős mennyiségű melléktermék keletkezik, ami csökkenti a végtermék kitermelését és megnehezíti az eljárás technológiai megvalósítását, ezen belül elsősorban a végtermék kinyerését. Az eljárás javításához tehát szükséges a reakciólépések csökkentése, a melléktermékek mennyiségének visszaszorítása, a végtermék kitermelésének fokozása és a folyamat technológiájának egyszerűsítése. A 2.807.172. számú NSZK-beli szabadalmi iratban ismertetett eljárás során az acetont és az ammóniát kationcserélő gyanták jelenlétében reagáltatják, és így egylépésben kapják a végterméket. A folyamatot autoklávban megemelt nyomáson és magas hőmérsékleten 4—6 óra reakcióidő alatt végzik, llymódon az alábbi összetételű reakdóelegyet kapják: Szakaszos Folyamatos eljárás eljárás (tömeg%) 2.2.6.6- tetrametil4--oxo-pi peri din 9,5 18,8 Aceton 45,5 64,5 Mezitiloxid 0,4 4,6 Diacetonamid 34,7 4,1 Nitrogéntartalmú frakdó 8,5 7,5 magas forráspontú részek 1,1 0,5 A reakdóelegyből szakaszos üzemmód esetén 49,7 %-os kitermeléssel, míg folyamatos üzemmód esetén 69,9%-os kitermeléssel izolálják a végterméket. A köztitermékeket visszavezetik a szintézisbe.. Az eljárás előnye, hogy egy lépcsőben játszódik le. A 2,2,6,6-tetrametil4-oxo-piperidin magas hőmérsékleten és magas nyomáson végzett szintézise azonban miden esetben jelentős mennyiségű melléktermék képződésével jár együtt, ami csökkenti a végtermék kitermelését, illetve megnehezíti a technológiát és fokozza a szükséges berendezésekkel szemben támasztott követelményeket. A találmány feladata, hogy a 2,2,6,6-tetrametil4- -oxo-piperidin előállítására olyan eljárást dolgozzon ki, amely lehetővé teszi, hogy a végterméket egyszerű és gazdaságos eljárással magas kitermeléssel állítsuk elő. A találmány tárgya tehát eljárás 2,2,6,6-tetrametil 4-oxo piperidin előállítására aceton és ammónia kation cserélő jelenlétében történő reagáltatásával olymódon, hogy a reakdót a kationcserélő mennyiségére vonatkoztatva 0,001—1,0 tömeg% mennyiségű kelátképző előnyösen etilén-diamin-tetraecetsav vagy etilén-diamin-tetraecetsav-dinátriumsó vagy dimetil-glioxin vagy a három kelátképző együttes jelenlétében 40-55 °C közötti hőmérsékleten végezzük. A találmány szerinti eljárás során kelátképzőként előnyösen etiléndiamin-tetraecetsavat, ennek dinátriumsóját, dimetilglioximot, vagy ezeknek a vegyületeknek a keverékét alkalmazzuk. A megnevezett kelátképzők alkalmazása növeli a folyimat szelektivitását, megakadályozza a végtermék oxidádóját és csökkenti a melléktermékek képződését. Az enyhe reakdókörülmények fokozzák a végtermék letermelését és az eljárás gazdaságosságát. A megadottnál alacsonyabb reakdóhőmérséklet és kevesebb kelátképző alkalmazása növeli a reakdóidőt. A reakd '»hőmérséklet növelése az aceton forráspontja miatt sak korlátozott mértékben lehetséges, a kelátképző mennyiségének növelése viszont gazdaságtalan. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy lehetővé teszi, hogy a 2,2,6,6-tetrametil4-oxo-piperidint kielégítően magas kitermeléssel és egyszerű technológiai úton állítsuk elő. Kel átképző jelenlétében 40-55 ”C közötti hőmérsékleten megvalósított eljárás csökkenti a melléktermékek képződésének veszélyét, növeli a végtermék mennyiségét és egyszerűsíti a technológiát, illetve a berendezésekkel szemben támasztott követelményeket. A találmány szerinti eljárás a közönséges berendezésekben egyszerű technológiával megvalósítható. A találmány szerinti eljárás megvalósítása során általában úgy járunk el, hogy fűtőköpennyel és hőmérővel ellátott normál reaktorba beadagoljuk a kationcseréldt, a kelátképző és az acetonos ammónia oldatot. A reaktor tartalmát 40-55 °C közötti hőmérsékletre melegítjük, és 4—6 órán keresztül ezen a hőmérsékleten tartjuk. A reakdó lejátszódása után a reakdóelegyet lehűtjük, a katalizátortól dekantáljuk, majd frakdonáljuk. A 102-105 °C/2400 Pa forráspontú frakdókat összegyűjtjük, a végtermék kitermelést az átalakult acetonra vonatkoztatva 61-90%. Az eljárást gáz-folyadék-kromatográfiás eljárás segítségével ellenőrizzük és a kapott eredmények alapján szabályozzuk. Folyamatos üzemmód esetén a reagenseket folyamatosan átvezetjük egy katalizátorral töltött reaktoron, amelyet a szükséges reakdóhőmérsékleten tartunk. 198.687 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
