NL8102656A

NL8102656A - Werkwijze voor de bereiding van een 2-alkylpyrrool.

Info

Publication number: NL8102656A
Application number: NL8102656A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1981-06-02
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1983-01-03
Also published as: JPS584764A; DE3267131D1; US4485243A; EP0066346B1; JPH0257542B2; EP0066346A1

Description

i' τ STAMICARBON B-V.

Uitvinders: Roland E. VAN DER STOEL te Bachten Petrus H.J. JANSSEN te Geleen Cornells G.M. VAN DE MO^SDIJK te Elsloo (L.) 1 3286 WERKWIJZE VQOR DE BEREIDING VAN EEN 2-ALKYLPYRROOL·

De uitvlnding heeft betrekklng op een werkwijze voor de bereiding van een 2-alkylpyrrool. Dergelijke verblndlngen zljn onder andere van belang voor de verfstoffenindustrie en voor de bereiding van landbouwchemicalien.

5 Het Is bekend dat 2-methylpyrrool met een opbrengst van 10-20% wordt gevorod blj de katalytische redactie van levulinezuur-nitrll in de vloeistoffase met waterstof onder hoge druk (zie het Duitse octrooischrift 699.032). Behalve het 2-methylpyrrool wordt blj deze reductie 2-methylpyrrolidine gevormd met een opbrengst die hoger 10 is dan die van het 2-methylpyrrool. Voor de bereiding van 2-methylpyrrool is deze bekende werkwijze weinig geschikt, omdat de opbrengst tamelijk laag is en een zeer hoge waterstofdruk moet worden toegepast.

Er is nu gevonden dat 2-methylpyrrool en andere 2-alkyl-pyrrolen zeer goed kunnen worden bereid met een hogere opbrengst en 13 onder toepassing van een belangrijk lagere waterstofdruk dan het geval is blj de genoemde bekende werkwijze.

De werkwijze volgens de uitvlnding voor de bereiding van een 2-alkylpyrrool is hierdoor gekenmerkt, dat men een 4-oxoalkaannitril met de formule 1 van het formuleblad, waarin R^ een alkylgroep met 1-3 20 koolstofatomen voorstelt en de beide R groepen onafhankelijk van elkaar waterstof of een alkylgroep met 1-2 koolstofatomen voorstellen, in de gasfase en in aanwezigheid van waterstof in contact brengt met een katalysator, bevattende een metaal uit de 8e groep of le neven-groep van het periodiek systeem der elementen volgens Mendelejeff of 25 een verbinding van een dergelijk metaal, onder vorming van een reactiemengsel dat een 2-alkylpyrrool bevat met de formule 2 van het formuleblad waarin R^ en R de hiervoor genoemde betekenis hebbert.

Indien men bij de werkwijze volgens de uitvlnding uitgddt Vatt levulinezuurnitril verkrijgt men 2-methylpyrrool. Neemt men die 8102656 A ·* ' t \ 2 uitgangsverbinding bijvoorbeeld 2»3-dimethy1-4-oxopentaannitril dan wordt er 2,3,4-trimethylpyrrool gevormd.

Bij voorkeur wordt een katalysator toegepast die een metaal of verbinding van een metaal uit de groep platina, palladium en rho-5 dium bevat.

De katalyeatoren kunnen op een dragermateriaal worden toegepast zoals bijvoorbeeld actieve kool, grafiet, siliciumoxyde, zink-oxyde, aluminiumoxyde, magnesiumoxyde en mengsels van deze materialen. Als dragermateriaal is aluminiumoxyde bijzonder geschikt. Ook kan er 10 een promotor aan de katalysator worden toegevoegd. Als zodanig wordt bij voorkeur een alkalimetaal toegepast.

De werkwijze volgens de uitvinding kan bij diverse tempera-turen worden uitgevoerd, bijvoorbeeld een temperatuur van 150-350"C. Bij voorkeur wordt een temperatuur tussen 175 en 300"C toegepast.

15 De werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd op de bekende manleren voor het uitvoeren van katalytische gasfase-reacties, bijvoorbeeld door het gasvormige uitgangsprodukt, desgewenst verdund met een inert gas zoals stikstof, te zamen met waterstof te leiden over de katalysator in de vorm van een vast bed onder toepas-20 sing van een ruimtelljke doorvoersnelheid tussen bijvoorbeeld 0,03 en 2 g uitgangsprodukt per ml katalysator (schudvolume) per uur.

De werkwijze volgens de uitvinding kan met verschillende hoeveelheden waterstof, bijvoorbeeld een hoeveelheid van 1-50 mol waterstof per mol uitgangsprodukt, worden uitgevoerd. Toepassing van 25 meer dan 50 mol waterstof per mol uitgangsprodukt is ook mogelijk doch dit heeft geen voordeel tot gevolg.

Het bij de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen 4-oxoalkaannitril kan op bekende wijze worden bereid bijvoorbeeld door reactie van cyaanwaterstof met een α-β-onverzadigd keton (zie Methoden 30 der Organischen Chemie HOUBEN-WEYL J8 pag. 272-274).

Door koeling van het bij de werkwijze volgens de uitvinding verkregen gasvormige reactiemengsel kan men scheiding verkrijgen in een condensaat en waterstof-bevattend gas dat gerecirculeerd kan worden. Behalve het 2-alkylpyrrool kan dit condensaat een geringe 35 hoeveelheid van het overeenkomstlge 5-alkylpyrrolidon-2 met de fotmule 3 van het formuleblad, waarin Rj en R de hiervoor genoemde befceke-nis hebben, bevatten, bijvoorbeeld 5-methylpyrrolidon-2 indien men 81 0 2 6 5 6 * - ί 3 uitgaat van levulinezuurnitril. Het verkregen condensaat kan bijvoor-beeld door gefractioneerde destillatie worden gescheiden.

In de volgende voorbeelden wordt de uitvinding nader toegellcht.

5 Voorbeeld I

Door een verticale buisvormige reactor (18 ism diameter, 400 mm lengte) waarin zich een zone van 25 ml (schudvolume) katalysa-tor bevlndt, wordt bij atmosferlsche druk gedurende 3,5 uur van boven naar beneden een dampvormig mengsel van levulinezuurnitril en water-10 stof (6 mol waterstof per mol nitril) geleid.

De katalysator wordt aan de onderzljde begrensd door een zone van 10 ml en aan de bovenzijde door een zone van 100 ml Inert kera-mlsch materiaal. Ale katalysator wordt nlkkel op sillcagel (10 gew.-%

Ni, Houdry type H 1170, stortgewicht 0,6 g per ml) toegepast.

15 Het dampvormlge mengsel wordt verkregen door verdamping van vloelbaar levulinezuurnitril en menging van de damp met waterstof. Per ml (schudvolume) katalysator wordt 0,2 g levulinezuurnitril per uur doorgeleid. De temperatuur van de katalysator wordt door middel van een verwarmingsmantel om de reactor op 250UC gehouden.

20 De samenstelling van het verkregen dampvormlge reactiemengsel wordt bepaald door dlt door een vaatje te lelden dat tot 0UC Is gekoeld en het daarblj verkregen gecondenseerde produkt gaschroraa-tograflsch te analyseren. Ult deze analyse en het gewlcht van het levulinezuurnitril dat Is overgeleid kan de conversle van het nitril 25 en de opbrengst aan 2-methylpyrrool en 5-methylpyrrolidon-2 worden berekend.

Onder conversle wordt verstaan de hoeveelheid levulinezuurnitril die is omgezet (overgeleide hoeveelheid nitril verminderd met de hoeveelheid nitril In het gecondenseerde produkt) uitgedrukt in 30 procenten van de hoeveelheid nitril die is overgeleid.

Onder de opbrengst aan 2-methylpyrrool respectievelijk 5-methylpyrrolidon-2 wordt verstaan de hoeveelheid 2-methylpyrrool resp. 5-methylpyrrolidon-2 in het gecondenseerde produkt uitgedrukt in procenten van de hoeveelheid 2-methylpyrrool resp. 5-methylpyrro-35 lidon-2 die theoretisch uit de omgezette hoeveelheid nitril kan worden gevormd.

8102656 t * 4 f

De conversie bedraagt 98,9%. De opbrengst aan 2-methylpyrrool 61,5% en aan 5-methylpyrrolidon-2 2,9%.

Voorbeeld II

Voorbeeld I wordt herhaald met als katalysator palladium en 5 natrium op γ-aluminiumoxyde (0,5 gew.-% Pd en 0,4 gew.-% Na).

De conversie bedraagt 95,5%. De opbrengst aan 2-methylpyrrool 78,8% en aan 5-methylpyrrolidon-2 13,4%.

Voorbeeld III

Voorbeeld I wordt herhaald met als katalysator koperoxyde en 10 zlnkoxyde op γ-aluminiumoxyde (30 gew.-% CuO, 55 gew.-% ZnO). Er wordt een conversie van 63,5% berelkt. De opbrengst aan 2-methylpyrrool bedraagt 29% en aan 5-methylpyrrolidon-2 21,6%.

Voorbeeld IV

Voorbeeld I wordt herhaald met als uitgangsverbinding 15 2.3-dimethy1-4-oxopentaannitril en als katalysator palladium en natrium op γ-aluminiumoxyde (0,5 gew.-% Pd en 0,4 gew.-% Na). De conversie bedraagt 91,5%. De opbrengst aan 2,3,4-trimethylpyrrool bedraagt 61,3% en aan 3,4,5-trimethylpyrrolidon-2 7,5%.

81 02 6 5 6 .1

Claims

1. Werkwijze voor de bereiding van een 2-alkylpyrrool, met het kenmerk, dat men een 4-oxoalkaannitril met de formule 1 van het forrauleblad, waarin R^ een alkylgroep met 1-3 koolstofatomen voorstelt en de belde R groepen onafhankelijk van elkaar waterstof 5 of een alkylgroep met 1-2 koolstofatomen voorstellen, In de gas- fase en In aanwezigheid van waterstof In contact brengt met een katalysator, bevattende een metaal uit de 8e groep of le nevengroep van het periodiek systeem der elementen volgens Men-delejeff of een verbindlng van een dergelijk metaal, onder vorming 10 van een reactiemengsel dat een 2-alkylpyrrool bevat met de formule 2 van het formuleblad waarin en R de hlervoor genoemde beteke-nls hebben.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een katalysator toepast die een metaal of verbindlng van een metaal uit de 15 groep platina, palladium en rhodium bevat*

3* Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men de katalysator toepast op aluminiumoxyde als drager.

4. Werkwijze volgens een der condusies 1-3, met het kenmerk, dat men tevens een alkalimetaal toepast als promotor. 20 5* Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men het contact met de katalysator uitvoert bij een temperatuur tussen 175 en 300MC.

5 3286

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat men per mol uitgangsprodukt 1-50 mol waterstof toepast.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, zoals in hoofdzaak is beschreven en/of in de voorbeelden nader is toegelicht.

8. Een 2r-alkylpyrrool, verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies. RAP/JB 8102656 / * FORMULEBLAD R. c == o R — I-1 — R R - C - H R-C-H R|— \/ \n/ I I C = N H FORMULE1 FORMULE 2 R — I-1 — R R"\n/ = ° H FORMULE 3 3286 8^° 2 6 5 6 STAMICARBON B.V