способ получения 2-метилимидазола

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-МЕТИЛИМИДАЗОЛА путем ацетилирования этилендиамина при 370 400^oС и разбавлении водородом в присутствии отработанного алюмоплатинового катализатора риформинга, отличающийся тем, что в качестве ацетилирующего агента используют уксусный ангидрид.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству С-алкилимидазолов, в частности, 2-метилимидазола.

Имидазолы являются полупродуктами для синтеза ценных лекарственных препаратов, биологически активных веществ, противопаразитных средств, ускорителей полимеризации эпоксидных смол [1-7] В Советском Союзе предложено использовать 2-метилимидазол для синтеза лекарственных препаратов, в частности метронидазола [8]

Среди известных способов получения 2-метилимидазола наибольший интерес представляют гетерогенно-каталитические, достоинством которых является простота технологического оформления процесса, возможность использования стандартного технологического оборудования, относительная дешевизна и доступность сырья.

Из каталитических способов наиболее известен способ получения 2-метилимидазола дегидрированием соответствующего имидазолина [1] Дегидрирование проводят при 170-200^оС в жидкой фазе в присутствии скелетного никеля в аппарате с перемешиванием. Выход 2-метилимидазола 85% от теор. Недостатком процесса является его периодичность и двухстадийность, состоящая в необходимости предварительно синтезировать 2-метилимидазолин, например, из этилендиамина и уксусной кислоты [2]

Известен и другой способ получения 2-метилимидазола дегидрированием 2-метилимидазолина, но осуществляемой в паровой фазе и в непрерывном режиме [3] Согласно этому способу, 100 ч. 2-метилимидазолина пропускают в течение 1 ч через 280 ч. катализатора состава (мас.): NiO 3,0; МоО3 15,0; Р₂О₅ 5,0; Na₂О 0,5; Al₂О₃ 76,5 при 370^оС и одновременном разбавлении азотом (5000 об. ч. в ч). Выход 2-метилимидазола 89% Недостатком, как и в предыдущем случае, является необходимость предварительно синтезировать 2-метилимидазолин, например, из этилендиамина и уксусной кислоты.

Описан одностадийный способ получения 2-метилимидазола из этилендиамина и уксусной кислоты [4] Процесс ведут при 420-435^оС, пропуская эквимолярную смесь диамина и кислоты с объемной скоростью 0,75 ч^-1 разбавлением водородом 4:1 мол. через алюмоплатиновый катализатор, содержащий не менее 0,5% Pt и не более 0,1% галоида. Выход 2-метилимидазола 91% Недостатком способа является сравнительно короткий реакционный цикл (4-6 ч).

Близким к описанному является способ получения 2-метилимидазола из этилендиамина и уксусной кислоты в присутствии алюмоплатинового катализатора, содержащего 0,9% хлора [5] Процесс ведут при 370-400^оС, объемной скорости пропускания смеси диамина и кислоты 0,7 ч-1 и разбавлении Н₂ диамин 4:1 мол. Установлено, что введение галоида увеличивает выход 2-метилимидазола в длительных реакционных циклах. Например, если на безгалоидном катализаторе выход 2-метилимидазола при 400^оС в 10-часовом опыте составляет 67% то на алюмоплатиновом катализаторе, содержащем 0,9% хлора, этот выход достигает 87% Недостатком способа является необходимость использования галоидсодержащего катализатора, что усложняет его приготовление и требует периодической подпитки хлором путем его оксихлорирования.

Ближайшим решением поставленной задачи является способ получения 2-метилимидазола из этилендиамина и уксусной кислоты в присутствии отработанного алюмоплатинового катализатора риформинга АП-64 [6] Согласно этому способу, в трехчасовом опыте (400^оС, разбавление Н₂ 4:1 мол. исходная смесь состава 1 моль этилендиамина на 1,17 молей уксусной кислоты, объемная скорость пропускания смеси 0,75 ч^-1) удается получить до 90% 2-метилимидазола-сырца чистотой 96-98% При более длительной эксплуатации катализатора выход 2-метилимидазола падает. Так, если за первые 3 ч выход 2-метилимидазола составляет 85-490% то за 6 ч работы средний выход 77-78% а за 9 ч 73-74% Таким образом, недостатком данного способа является низкий выход 2-метилимидазола в длительных реакционных циклах (9-12 ч).

Целью изобретения является создание способа получения 2-метилимидазола, который позволял бы получать достаточно высокие выходе 2-метилимидазола в длительных реакционных циклах. Сущность изобретения состоит в способе получения 2-метилимидазола путем ацетилирования этилендиамина при 370-400^оС в атмосфере водорода в присутствии отработанного алюмоплатинового катализатора риформинга, отличающимся тем, что в качестве ацетилирующего агента используют уксусный ангидрид. Данное решение оказалось достаточно неожиданным, поскольку и кислота, и ангидрид образуют с этилендиамином в условиях реакции одни и те же промежуточные продукты (моноацетилэтилендиамин, 2-метилимидазолин), и можно было ожидать, что выход 2-метилимидазола не будет зависеть от природы ацетилирующего агента. На самом же деле замена уксусной кислоты на ангидрид привела к заметному повышению выхода 2-метилимидазола. Возможной причиной этого является облегчение условий дегидрирования промежуточного 2-метилимидазолина благодаря количеству воды, выделяющейся на стадии образования 2-метилимидазолина. Замена кислоты на ангидрид приводит к уменьшению количества выделяющейся воды с 2 до 1,5 молей на 1 моль образующегося имидазолина, что по-видимому и способствует увеличению количества 2-метилимидазола.

П р и м е р 1. Отработанный алюмоплатиновый катализатор риформинга АП-64, содержащий 0,5% Pt и 0,08% хлора, загружают в количестве 17 см³ в вертикальный кварцевый реактор (зерно 1-2 мм) и после восстановления водородом (500^оС) пропускают в течение 9 ч (370^оС, разбавление Н₂ 4:1 мол.) смесь этилендиамина и уксусного ангидрида с объемной скоростью 0,72 ч^-1. Средний за опыт выход 2-метилимидазола 83% за первые 3 ч 91%

П р и м е р 2. Через 17 см³ отработанного катализатора АП-64 (зерно 1-2 мм) пропускают в течение 9 ч (370^оС, разбавление Н₂ 4:1 мол.) смесь этилендиамина и уксусной кислоты (1:1,15 мол.) с объемной скоростью 0,73 ч^-1. Средний за опыт выход 2-метилимидазола 73% в том числе за первые 3 ч 80%

П р и м е р 3. Через 17 см³ отработанного алюмоплатинового катализатора АП-64 (зерно 1-2 мм) пропускают в течение 9 ч (400^оС, остальные условия см. пример 1) смесь этилендиамина и уксусного ангидрида. Средний за опыт выход 2-метилимидазола 82% в том числе за первые 3 ч 95% После окислительной регенерации (550^оС) и последующего восстановления Н₂ проведен повторный опыт. Средний за 9 ч выход 2 -метилимидазола -74% из них за первые 3 ч 83%

П р и м е р 4. Через 17 см³ отработанного катализатора АП-64 (зерно 1-2 мм) пропускают в течение 9 ч (390^оС, остальные условия см. пример 1) смесь этилендиамина и уксусного ангидрида. Средний за опыт выход 2-метилимидазола 79% за первые 3 ч 90%

П р и м е р 5. Через 17 см³ отработанного катализатора АП-64 (зерно 1-2 мм) пропускают в течение 9 часов (400^о, остальные условия см. пример 2) смесь этилендиамина и уксусной кислоты. Средний за опыт выход 2-метилимидазола 74% за первые 3 ч 85% После окислительной регенерации (550^оС) и последующего восстановления Н₂ был проведен повторный опыт. Выходы 2-метилимидазола в соответствующие отрезки времени 65 и 78%