DE2647499C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Acetoacetamiden - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von AcetoacetamidenInfo
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Description
HNRR'
Ii
worin R und R' die angegebene Bedeutung haben, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Umsetzung bei einer Verweilzeit von höchstens 15 Minuten, Temperaturen von mindestens 600C unter
Normaldruck und mit einem Überschuß an Diketen 2» von 0,1 bis 2,0% der Theorie durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einer
Verweilzeit von 2 bis 10 Minuten und Temperaturen von 80° bis 1500C durchführt.
Es ist bekannt, Acetoacetamid? durch Umsetzung von primären oder sekundären Aminen mit äquivalenten
Mengen Diketen in Gegenwart inerter organischer Lösungsmittel oder Wasser herzustellen. Die Abtrennung
des Lösungsmittels erfordert jedoch nicht nur eine zusätzliche Verfahrensmaßnahm«?, sondern ist häufig
auch mit Schwierigkeiten verbunden, was zu Ausbeuteverlusten an dem gewünschten Produkt führt. Versuche,
die Umsetzung in Abwesenheit von Lösungsmitteln durchzuführen, hatten eine vermehrte Bildung unerwünschter
Nebenprodukte zur Folge, deren Abtrennung ebenfalls schwierig und nur unter Ausbeuteverlusten
möglich ist.
Gemäß dem in der DE-PS 11 42 859 beschriebenen
Verfahren wird daher die Umsetzung von Diketen mit primären und sekundären aliphatischen Aminen im
vorgegebenen Mittel des Reaktionsproduktes, das heißt in Gegenwart des Reaktionsproduktes selbst als
Reaktionsmittel und bei Reaktionstemperaturen von höchstens 8O0C durchgeführt, wodurch die Nachteile
der bekannten Verfahren vermieden und die gewünschten Produkte in nahezu quantitativen Ausbeuten und
technisch brauchbarer Reinheit erhalten werden sollen. In den Beispielen dieser PS ist bei Reaktionstemperaturen
von maximal 600C allerdings entweder nur die Ausbeute oder nur die Qualität (Reinheit) für das jeweils
erhaltene Produkt aufgeführt. Darüber hinaus werden in den Beispielen als primäre Amine nur solche mit
mindestens 6 C-Atomen eingesetzt, während das als besonders reaktionsfähig bekannte Methylamin zwar
genannt, aber durch kein Ausführungsbeispiel belegt ist.
Daß die Umsetzung von Diketen und aliphatischen Aminen mit niederen Alkylresten schon bei sekundären
Aminen nur schwierig unter Kontrolle zu halten ist, wird durch die CH-PS 4 21 932 und 5 23 223 bestätigt, worin
diese Umsetzung mit Diäthylamin und Dimethylamin mittels einer aufwendigen elektrochemischen Potentialmessung
in Gegenwart eines Aminüberschusses und eines inerten Lösungsmittels, wie einem Alkylacetai
oder dem Reaktionsprodukt selbst, durchgeführt wird.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Acetoacetamiden
durch Umsetzung von Diketen mit aliphatischen Aminen, worunter sowohl primäre als ?uch
sekundäre Amine zu verstehen sind, zur Verfügung zu stellen, das auf einfache Weise durchführbar ist, ohne
daß hierzu die Mitverwendung eines Lösungs- oder Verdünnungsmittels oder eine technisch aufwendige
elektrochemische Potentialmessung erforderlich ist und das die gewünschten Reaktionsprodukte nachprüfbar in
hoher Ausbeute und technisch hoher Reinheit liefert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Acetoacetamiden der allgemeinen
Formel
CHjCOCHjCONRR'
worin R Alkylreste mit 1 bis 18 C-Atomen und R' Wasserstoffatome oder Reste R bedeuten, durch
Umsetzung von Diketen mit Aminen der allgemeinen Formel
HNRR'
worin R und R' die angegebene Bedeutung haben, ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei
einer Verweilzeit von höchstens 15 Minuten und Temperaturen von mindestens 600C unter Normaldruck
und mit einem Überschuß an Diketen von 0,1 bis 2,0% der Theorie durchführt.
Beispiele für Reste R und R', die gleich oder verschieden sein können, sind geradkettige oder
verzweigte Alkylreste, die vorzugsweise 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4 C-Atome entha'ten. Als Reste R
sind Methylreste und als Reste R' Wasserstoffatome und Methylreste besonders bevorzugt.
Beispiele für primäre Amine, die bei dem erfindungsgemäßer. Verfahren als Ausgangsprodukte eingesetzt
werden können, sind Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, η-Butyl-, iso-Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Heptyl-,
1,4-Dimethylpentyl-, Octyl-, 2-Äthylhexyl-, Lauryl- und
Tridecylamin.
Beispiele für sekundäre Amine sind Dimethyl-, Diäthyl-, Di-n-propyl-, Di-iso-propyl , N-n-Propyl-N-iso-butyl-,
Dibutyl-, Diamyl-, Dihexyl-, Diheptyl-, Dioctyl-, Di-2-äthylhexyl-, Dinonyl-, Didecyl-, Dilauryl-,
N-Äthyl-N-iso-propyl-, N-Äthyl-N-n-butyl- und N-Methyl-N-iso-butylamin.
Als primäres Amin ist Methylamin und als sekundäres Amin Dimethylamin besonders bevorzugt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Reaktionsteilnehmer vorteilhaft in reiner, beispielsweise
frisch destillierter Form eingesetzt. Dabei wird mit einem Überschuß an Diketen von 0,1 bis 2,0% und
insbesondere von 0,1 bis 0,5% der Theorie gearbeitet, da hierdurch die Selektivität unter den gegebenen Bedingungen
gesteigert wird.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die kurze Verweilzeit in Verbindung mit den relativ hohen
Reaktionstemperaturen von entscheidender Bedeutung. Die Verweilzeit ist hierbei durch das Reaktionsvolumen
und den Durchsatz, das heißt als Volumeneinheit/Zeiteinheit definiert. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei
einer Verweilzeit von 2 bis 10 Minuten und bei Temperaturen von 800C bis 1500C vorgenommen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Reaktionsteilnehmer vorteilhaft
einem Reaktionskreislauf zugeführt und gleichzeitig Reaktionsgemisch daraus abgeführt, um störende
Konzentrations- und Wärmestauungen während der exotherm verlaufenden Reaktion zu ν \-hindern.
Ein derartiger Reaktionskreislauf kann beispielsweise, wie aus der Abbildung ersichtlich, aus einer
Umlaufpumpe 1, einem Wärmeaustauscher 2 und eimern Ausgleichsgefäß 3 nebst Entlüftungsleitung einschließlich
Kühler 4 bestehen, die über Leitung 7 verbunden sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Diketen über
Leitung 6 und das Amin über Leitung 5 dem Reaktionskreislauf 7 kontinuierlich zugeführt. Gleichzeitig
wird Reaktionsgemisch unter Umwälzung über Leitung 8, gegebenenfalls unter Kühlung, ebenfalls
kontinuierlich abgeführt. Die umgewälzte, das heißt im Kreislauf geführte Menge kann hierbei in Abhängigkeit
von der Art des als Reaktionspartner verwendeten Amins das 50- bis 500fache, bezogen auf die Menge der
eingesetzten Ausgangsprodukte, betragen.
Es wird darauf hingewiesen, daß unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Selektivität
in Bezug auf die gewünschten Acetoacetamide um so höher ist je kürzer die Verweilzeit und je höher die
Reaktionstemperatur ist. In Abhängigkeit von der Reaktionsfähigkeit des verwendeten Amins können die
sich zueinander umgekehrt proportional verhaltenden Verweilzeiten und Reaktionstemperaturen jedoch verschieden
sein und im angegebenen Bereich variieren. Optimale Einstellungen von Verweilzeit und Reaktionstemperatur können für jedes Amin auf einfache Weise
durch Vorversuche ermittelt werden. Darüber hinaus wird durch den vorteilhaften Einsatz eines Diketen-Überschusses
im angegebenen Bereich vermieden, daß überschüssiges *\min vorzeitig mit dem Reaktionsprodukt
reagieren kann, was sich insbesondere bei Einsatz von primären Aminen besonders bewährt hat.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte hohe Selektivität, die bei quantitativem Umsatz zu den
gewünschten Reaktionsprodukten in hoher Ausbeute und technisch brauchbarer Reinheit führt, muß als
überraschend bewertet werden, da üblicherweise bei Einsatz von / ;sgangsverbindungen, die aufgrund ihrer
großen Reaktionsfähigkeit zahlreiche Nebenprodukte bilden können, durch Erhöhung der Temperatur und
Verkürzung der Reaktionszeit eine Abnahme der Selektivität zu erwarten gewesen wäre.
Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren bei geringem apparativem Aufwand eine
hohe Raum/Zeitausbeute, was insbesondere im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit von Bedeutung ist.
Somit können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise rekundäre aliphatische Amine, die
niedere Alkylreste aufweisen, mit praktisch gleicher Selektivität, jedoch unter beträchtlich geringerem
technischem Aufwand als nach den bisher bekannten Verfahren in die entsprechenden Acetoacetdialkylamide
und primäre aliphatische Amine mit niederen Alkylresten erstmals in einem Arbeitsgang in die
entsprechenden Acetoacetmonoalkylamide mit einem technisch brauchbaren Reinheitsgrad von bis zu 96%
übergeführt werden.
Das bedeutet insbesondere im Hinblick auf die Herstellung von Acetoacetmonomethylamid, daß diese
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem
Reinheitsgrad von etwa 96% anfallende Verbindung anschließend durch einfache Maßnahmen, beispielsweise
durch Dünnschichtdestillation mittels eines Fallfilm-
oder Dünnschichtverdampfers in ein hochreines und damit lagerbeständiges Produkt übergeführt werden
kann. Die Feinreinigung durch einfache Destillation gelingt nämlich nur dann, wenn hierfür bereits ein
hochprozentiges Ausgangsmaterial zur Verfügung steht, da in Ausgangsprodukten mit einem Reinheitsgrad
von nur etwa 86% bei der Destillation azeotrope Gemische entstehen, die eine weitere Reinigung
zusätzlich erschweren.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Acetoacetdialkyl- und -monoalkylamide von hohem
Reinheitsgrad sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von Farbstoffen oder — in Form ihrer
entsprechenden Halogenverbindungen — von Pflanzenschutzmitteln auf Basis organischer Phosphorsäureverbindungen.
Hierbei und insbesondere für den Pflanzenschutzsektor spielt die Reinheit eier eingesetzten
Substanzen eine entscheidende Rolle, da Verunreinigungen aus der An:id-Herstellung nur schwierig und unter
beträchtlichem apparativem Aufwand zu entfernen sind und außerdem die Bildung hochtoxischer Nebenprodukte
begünstigen, die nicht nur die erwünschte spezifiscne Wirkung der Pflanzenschutzpräparate beeinträchtigen
und deren Brauchbarkeit einschränken, sondern vor allem eine außerordentliche Gefährdung für die Umwelt
darstellen, was insbesondere im Hinblick auf die strengen Anforderungen an den Umweltschutz zunehmend
an Bedeutung gewinnt.
Die verwendete Apparatur bestand aus einer Förderpumpe 1, deren Leistung unter den Bedingungen
des Versuches bei 200 Vol.-Tl./Std. Reaktionsgemisch
lag, einem Doppelrohrschlangenkühler 2 und einem Ausgleichsgefäß 3 nebst kühlbarer Entlüftungsleitung 4.
1, 2 und 3 sind durch Leitung 7 miteinander verbunden. Das für die Reaktion nutzbare Volumen des Kreislaufs
betrug 1,7VoL-Tl.
Über Leitung 5 wurden stündlich 10,2 Vol.-Tl., die
6,724 Gew.-Tl. praktisch 100%igem Methylamin entsprechen, in flüssiger Form unmittelbar vor Kühler 2
dem Kreislauf 7 zugeführt. Leitung 6 mündet zwischen Ausgleichsgefäß 3 und Kühler 2 in den Kreislauf 7.
Damit wurden stündlich 16,79 Vol.-Tl., die 18,422 Gew.-Tl. frisch destilliertem Diketen mit einem Gehalt
von 99% entsprechen, eingeleitet. Die Reaktionstemperatur wurde auf 82° C gehalten. Über den Siphon 8 fielen
stündlich 23,18 Vol.-Tl., die 25,146 Gew.-Tl. heißem Reaktionsprodukt entsprechen, an, das beim Abkühlen
vollständig zu gelbstichigen Kristallnadeln erstarrte. Die mittlere Verweilzeit betrug 4,4 Minuten. Der
Schmelzpunkt des Reaktionsproduktes betrug 50° C und der Gehalt an Acetessigsäuremethylamid 95 Gew.-%.
Das entspricht einer Ausbeute von 95,8% der Theorie.
Anschließend wurde das Reaktionsprodukt bei 2 Torr mit Hilfe eines Dünnschichtverdampfers übergetrieben,
wobei ein bei 104° C siedendes, farbloses Destillat erhalten wurde, dessen Gehalt an Acetessigsäuremethylamid
99,3% betrug.
In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse zusammengestellt, die bei sonst gleicher Fahrweise durch Änderung
der Verweilzeit bzw. Reaktionstemperatur erhalten wurden.
Keaktions- | Vcrwcil/eit | Acelessigs | aureinethv lamiil |
lemperatur | |||
Ausheule | Gehalt dos | ||
Reaklimis- | |||
produktes | |||
( | Min. | '■·■ d. Th. | Gew.-1. |
70 | 10 | 86.6 | 87.4 |
60 | 30 | 79,4 | 80.1 |
40 | 60 | 63,5 | 66,2 |
30 | 60 | 62.0 | 65.4 |
20 | 120 | 55.8 | 55.8 |
Es wurde die in Beispiel 1 beschriebene Apparatur verwendet. Leitung 5 und Leitung 6 mündeten jedoch an
der gleichen Stelle, unmittelbar vor dem Kühler 2 in den Kreislauf 7 und der Umlauf an Reaktionsgemisch betrug
400 Vol.-Tl./Std. Es wurden stündlich 12,32 Vol.-Tl., die
8,145 Gew.-Tl. piaktisch 100%igem Dimethylamin in
flüssiger Form entsprechen, sowie 13,99 Vol.-Tl., die 15,353 Gew.-Tl. frisch destilliertem 90%igem Diketen
entsprechen, zu- und 22,66 Vol.-Tl., die 23,498 Gew.-Tl. heißem Reaktionsprodukt entsprechen, unter Kühlung
abgeführt. Die mittlere Verweilzeit betrug daher 4,5 Minuten. Die Reaktionstemperatur wurde bei 85°C
gehalten.
Der Gehalt des Reaktionsproduktes an Acetessigsäuredimethylamid
betrug 98,7 Gew.-%, das entspricht einer Ausbeute von 99,4% der Theorie. Der Siedepunkt
des Acetoacetdimethylamids betrug 1000C bei 5 Torr.
Beispiele 3 mit 9
Es wurde die in Beispiel 1 beschriebene Apparatur verwendet und das Verfahren, wie dort angegeben,
durchgeführt. In Tabelle 2 sind Versuchsbedingungen und Ergebnisse aufgeführt, die bei der Umsetzung
verschiedener Amine mit Diketen erhalten wurden.
Tabelle 2 | Reaktions- | Mittlere | ungewandtes | Reaktionsprodukt | Ciehalt | Ausheute | Ip | K p/Torr |
Heispiel | lemperalur | Verweil/eil | Λ mi π | CiCU .-"t> | 11.. C Th. | |||
Nr. | Art | 99.0 | 98,5 | 114 ( /4 | ||||
( | Min. | Gehalt W"< | ||||||
90 | 4 | Diethylamin | Acetessigsäure- | 96.0 | 98,0 | 130 C 70,01 | ||
3 | diüthylumid | |||||||
85 | 6 | 2-Äthyl- | Acetessigsäure- | u7.0 | 98,5 | 152 C70,02 | ||
4 | hexylamin | 2-äthyl-hexylamid | ||||||
95 | 6 | Di-2-Äthyl- | Acetessigsiiure- | |||||
5 | hexylamin | di-2-äthylhexyl- | 93.5 | 97,5 | 74 C 70,03 | |||
amid | ||||||||
80 | 10 | Diisopropyl- | Acetessigsaure- | 97.0 | 97.0 | 86 C70,01 | ||
6 | amin | diisopropylamid | ||||||
90 | ]5 | N-n-propyl- | Acetessigsäure- | |||||
- | s-butylamin | n-propyl-s-butyl- | 95.5 | 98.0 | 82 C | |||
amid | ||||||||
115 | 6 | Dodecylamin | Aceiessigsäure- | 96.5 | 98,0 | 191 C/1,5 | ||
8 | dodecylamid | |||||||
95 | 8 | Tridecylamin | Acetessigsäure- | |||||
9 | tndecylamid | |||||||
Hier/u 1 | Blatt Zeichnungen | |||||||
Claims (1)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Acetoacetamiden der allgemeinen Formel ~>
CH3COCH2CONRR'
worin R Alkylreste mit 1 bis 18 C-Atomen und R' Wasserstoffatome oder Reste R bedeuten, durch ■<
> Umsetzung von Diketen mit Aminen der allgemeinen Formel
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: C07C102/02 |
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D2 | Grant after examination | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |