DK157365B - Fremgangsmaade til fremstilling af 1,2,4-triazol - Google Patents

Description

DK 157365 B

Opfindelsen angâr en fremgangsmâde til fremstilling af ren 1,2,4-triazol i særdeles godt udbytte ved omsætning af hydrazin med formamid ved forhojet temperatur og ved et molforhold imellem formamid og hydrazin pâ mindst 5 2:1.

1,2,4-triazol-derivater har stor betydning som fungici-der, lægemidler og lignende. Som folge af denne betydning er der skrevet talrige artikler angâende fremstillingen af sâdanne derivater, jfr. et sammendrag i "Chemical 10 Reviews" 1961, side 88 ff.).

Til fremstilling af grundforbindelsen 1,2,4-triazol har man allerede tidligt anvendt formamid og hydrazin-hydrat som udgangsmaterialer. Selv ved at hæve reaktions-temperaturen helt op til 280 °C har man dog ikke uden 15 anvendelse af tryk været i stand til at nâ op pâ udbytter, der overstiger ca. 30 % af det teoretiske udbytte. Un-der anvendelse af tryk samt en temperatur pâ 200 °C og ved at tilsætte overskydende ammoniak er det lykkedes at forage udbyttet til 70 - 80 %, i hvilket tilfælde 20 reaktionstiden var 24 timer (J.Am.Chem.Soc.Vol.77, 1955, side 621 - 624).

Fra europapatentansogning nr. 3500 kendes der en fremgangsmâde til fremstilling af 1,2,4-triazol ved omsætning af hydrazin med formamid i molforholdet fra 1:2,0 25 til 1:2,7, idet omsætningen gennemfores i et tempera- turomrâde fra 100 til 250 °C og i nærværelse af ammoniak.

Ved denne fremgangsmâde arbejdes i flere reaktionstrin med stigende reaktionstemperatur. Den i de enkelte trin dannede ammoniak fores tilbage til de forudgâende trin.

30 Ved denne fremgangsmâde opnâs ganske vist udbytter, der ligger over 90 % af det teoretiske udbytte, men den er særdeles kostbar, da den kræver en reaktions-kaskade for at kunne gennemfares.

DK 157365 B

2

Fra luxembourgsk patentskrift nr. 61 617 kendes en frem-gangsmâde til fremstilling af 1,2,4-triazol, der ligeledes tager udgangspunkt i hydrazin og formamid. Der arbejdes imidlertid med et betragteligt overskud af formamid, 5 nemlig 3 mol formamid pr. mol hydrazin. Omsætningen forlaber med stigende temperatur, idet der farst dannes diformylhydrazin ved ca. 120 °C, hvorefter den dannede blanding af diformylhydrazin i formamid opvarmes yderli-gere til ca. 260 °C. Denne omsætning gennemfares af 10 hensyn til udbyttet i en reaktion i 3 trin i 3 adskilte reaktionsbeholdere. Den sâledes kendte fremgangsmâde er ikke tilfredsstillende, fordi det som nævnt er nad-vendigt at an\/ende formamid i et stort overskud, ligesom den dannede triazol kun opnâs i en modérât renhed i 15 form af et 80 - 90 % rent râprodukt. Denne renhedsgrad kan ikke pâ nogen mâde imadekomme de nugældende kvali-tetskrav. De i LU-patentskriftet angivne udbytter (67 % af det teoretiske udbytte ved omsætning i en enkelt beholder og 80 - 90 % af det teoretiske udbytte ved 20 den ovennævnte omsætning i 3 trin) er beregnet pâ omsæt ningen af hydrazin, idet det overskydende mol hydrazin, som omsætter sig ved reaktionen, og hvorfra der i bedste fald kan genvindes noget ammoniak, ikke er medregnet i denne massebalance. Ogsâ nâr man gâr den omvej, som 25 bestâr i at fremstille diformylhydrazin i et særskilt trin, kommer man ialt til at bruge 3 mol formamid pr. mol hydrazin, fordi der bruges 2 mol formamid til fremstilling af diformylhydrazinet, medens det tredie mol formamid er nadvendigt ved ringslutningen.

30 Det har nu overraskende vist sig, at man let og sikkert kan fremstille ren 1,2,4-triazol i udmærkede udbytter ved en reaktion i ét trin og uden tilfarsel af ammoniak, nâr man anvender reaktanterne formamid og hydrazin i et bestemt molforhold og sarger for, at der til omsætnin-35 gen med hydrazin stadig er et overskud af forvarmet

DK 157365 B

3 formamid til râdighed. De to reaktanter bringes i indbyr-des kontakt ved en temperatur pâ mindst 160 °C. Pâ denne mâde opnâr man kortere reaktionstider, ligesom mængden af dannede biprodukter bliver ganske ringe.

5 Fremgangsmâden ifelge opfindelsen til fremstilling af 1,2,4-triazol ved omsætning af hydrazin med formamid er sâledes ejendommelig ved, at der arbejdes i et enkelt reaktionstrin ved et molforhold imellem formamid og hydrazin pâ mellem 2:1 og 2,2:1, idet hydrazinet som 10 sâdant eller i form af dets hydrat langsomt sættes til et overskud af formamid, der forinden er opvarmet til en temperatur pâ mellem 160 °C og 200 °C, hvilken temperatur opretholdes under tilsætningen og under den efter-folgende tilendebringelse af reaktionen.

15 For at omsætningen ifolge opfindelsen skal give gode resultater er det væsentligt, at der til stadighed fore-findes et overskud af formamid i forhold til hydrazin.

Under tilferslen af hydrazin, fortrinsvis i form af hydrazinhydrat, mâ man derfor til stadighed drage omsorg 20 for, at der sker den fornedne supplering med formamid, ligesom temperaturen pâ intet tidspunkt mâ komme ned under 160 °C. Inden tilsætning af hydrazinet eller dettes hydrat opvarmes formamidet til en temperatur pâ 160 -200 °C, som opretholdes under hele reaktionen.

25 Det er en fordel, at temperaturen under tilsætningen af hydrazin eller hydrazinhydrat og under den efterfel-gende reaktion holdes mellem 165 og 190 QC, fortrinsvis mellem 175 og 185 °C.

Ved den praktiske gennemferelse af fremgangsmâden ifolge 30 opfindelsen har det vist sig hensigtsmæssigt at fore hydrazinet ind i det allerede forvarmede overskud af formamid fra en hejtliggende beholder eller ved hjælp 4

DK 157365 B

af en pumpe, hvorved man straks opnâr en god fordeling. Fortrinsvis indferes hydrazinet nær ved bunden af forma-midmængden under et ringe overtryk, der tjener til at overvinde det herskende hydrostatiske tryk. Som overtryk 5 over det hydrostatiske tryk er det tilstrækkeligt at régné med ca. 0,1 bar, nâr man anvender et tilforsels-Γ0Γ. Ved anvendelse af dyser mâ man serge for et overtryk pâ 1 - 3 bar,-ait efter dysens konstruktion. Det har ogsâ en gunstig virkning at foretage omrering, medens 10 omsætningen finder sted. Reaktionen sætter hurtigt ind, og der udvikles vand- og ammoniakdampe, der gennemstrem-mer reaktionsmassen. Reaktionsbeholderen kan med fordel være forsynet med en fyldlegemekolonne, der tjener til at kondensere medrevet formamid og at afdestillere vand-15 og ammoniakdampe. Det teoretiske molforhold, nemlig to mol formamid pr. mol hydrazin, mâ sa meget mindre overskrides i faver af formamid, jo mere effektivt denne kolonne arbejder.

Efter at hele den til omsætningen bestemte mængde hydra-20 zin er blevet tilfert, især ved brug af dyse, lader man hensigtsmæssigt reaktionsblandingen henstâ under omrering i endnu en halv time ved reaktionstemperaturen, idet temperaturen hen mod reaktionens afslutning kan forhejes noget i forhold til temperaturen under tilfers-25 len. Efter reaktionens afslutning afkoles der hensigts mæssigt forst til ca. 140 °C og derpâ til 130 °C. Da den som reaktionsprodukt opnâede 1,2,4-triazol pâ grund af sin renhed ellers ville krystallisere, foretrækkes det at fjerne den fra reaktoren, medens den endnu befin-30 der sig i flydende tilstand ved ca. 130 °C.

Ved fremgangsmâden ifolge opfindelsen er det muligt at opnâ næsten teoretiske udbytter. Den râ, svagt gullige triazol kan omkrystalliseres fra et egnet oplosningsmid-del, f.eks. isopropylalkohol, til et godt krystallise-

DK 157365 B

5 rende hvidt produkt, der udviser et skarpt smeltepunkt.

Opfindelsen illustreres nærmere ved det folgende eksem-pel.

EK5EMPEL

5 Der anv/endes en reaktor, der bestâr af en kedel af rust- frit stâl med et volumen pâ ca. 200 1. Reaktoren er udstyret med en 1 m lang kolonne, omrorer, termometer og et omtrent til bunden af beholderen rækkende indsprojt-ningsrer. Gennem roret tilferes der under reaktionen 10 hydrazinhydrat (ca. 64 % hydrazin). I beholderen er der forinden anbragt 60 kg formamid, der opvarmes til 180 °C. Derpâ tilferes under omroring i lobet af ca.

4 timer 30 kg hydrazinhydrat under et svagt overtryk, sâledes at intet hydrazin rives med, og temperaturen 13 holdes pâ mellem 175 og 180 °C. Den hastighed, hvormed hydrazinet tilsættes, afhænger af kolonnens effektivi-tet og omroringens tempo. Efter tilsætningen af hydrazin omreres der igen i 30 minutter ved 180 til 185 °C, hvorpâ der nedkeles til ca. 140 °C. Det endnu flydende indhold 20 i reaktoren udtages ved ca. 130 til 140 °C og sender- deles efter afkeling pâ velkendt mâde. Man opnâr sâledes 1,2,4-triazol, der kun er svagt gulligt og kun indehol-der en ringe mængde formamid. Udbyttet er ca. 45 kg af et ca. 93 % rent produkt, hvilket svarer til et udbyt-25 te pâ ca. 91 % af det teoretiske udbytte.

Claims (9)

1. Fremgangsmâde til fremstilling af 1,2,4-triazol ved omsætning af hydrazin med formamid ved forh0jet temperatur og ved et molforhold imellem formamid og 5 hydrazin pâ mindst 2:1, kendetegnet ved, at der arbejdes i et enkelt reaktionstrin ved et molforhold imellem formamid og hydrazin pâ mellem 2:1 og 2,2:1, idet hydrazinet som sâdant eller i form af dets hydrat langsomt sættes til et overskud af formamid, 10 der forinden er opvarmet til en temperatur pâ 160 - 200 °C, hvilken temperatur opretholdes under tilsætningen og under den efterfalgende tilendebringelse af reaktionen.

2. Fremgangsmâde ifolge krav 1, kendetegnet ved, at den samlede mængde formamid er til stede, inden 15 tilsætningen af hydrazin pâbegyndes.

3. Fremgangsmâde ifalge krav 1, kendetegnet ved, at en del af formamidet er til stede, nâr tilsætningen af hydrazin pâbegyndes, og at mængden af formamid under tilsætningen af hydrazin suppleres, sâledes 20 at der til stadighed er overskud af formamid i forhold til hydrazin.

4. Fremgangsmâde ifelge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at temperaturen under tilsætningen af hydrazin og under den efterfolgende re- 25 aktion holdes mellem 165 og 190 °C.

5. Fremgangsmâde ifolge krav 4, kendetegnet ved, at temperaturen holdes mellem 175 og 185 °C.

6. Fremgangsmâde ifolge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at hydrazinet indfores for- DK 157365 B neden i det i reaktionsbeholderen værende til reaktions-temperaturen opvarmede formamid under et overtryk, der er tilstrækkeligt til at overvinde det hydrostatiske tryk, der hersker pâ det sted, hvor hydrazinet indfores.

7. Fremgangsmâde ifolge krav 6, kendetegnet ved, at hydrazinet tilferes gennem en dyse.

8. Fremgangsmâde ifelge ethvert af kravene 1-7, kendetegnet ved, at det formamid, der under reaktionen medrives af opstâet vanddamp og ammoniak, 10 kondenseres og fores tilbage til reaktionsblandingen.

9. Fremgangsmâde ifolge ethvert af kravene 1-8, kendetegnet ved, at reaktionsblandingen om-rores under omsætningen.