Verfahren zur Herstellung von Guanidinnitrat. Es ist aus der schweizerischen Patent schrift Nr. 189406 bekannt, dass bei dem Er hitzen von Cyanamid oder Dicyandiamid bei den Reaktionstemperaturen in Gegenwart von flüssigem Ammoniak Melamin gebildet wird. Es wurde gefunden,
dass unter diesen Bedin- gungen ein Teil des Cyanamids oder Dicyan- diamids zunächst mit dem Ammoniak unter Bildung von Guanidin gemäss den folgenden Gleichungen reagiert:
EMI0001.0015
1) <SEP> N <SEP> - <SEP> C <SEP> . <SEP> NH2 <SEP> -I- <SEP> NH3 <SEP> <B>>-</B> <SEP> NH <SEP> = <SEP> C <SEP> (NH2)2
<tb> <B>)</B> <SEP> H2N. <SEP> C(:
<SEP> NH)NHC=N <SEP> -I- <SEP> 2iNH3 <SEP> > <SEP> 2HN <SEP> = <SEP> C(NH2)2
<tb> <B>22</B> Das gebildete Guanidin reagiert weiter mit dem Ausgangsmaterial unter Bildung von Melamin und Rückbildung von Am moniak gemäss den Gleichungen:
EMI0001.0019
3') <SEP> HN <SEP> = <SEP> C(NH2)2 <SEP> -I- <SEP> 2N- <SEP> C. <SEP> NH2 <SEP> <U>T</U> <SEP> C.NA <SEP> -f- <SEP> NH3
<tb> 4) <SEP> HN <SEP> = <SEP> C(NHZ)2 <SEP> -I- <SEP> HzN <SEP> . <SEP> C(: <SEP> NH) <SEP> . <SEP> NH <SEP> . <SEP> C <SEP> =N<U>></U> <SEP> C.N.H6 <SEP> -I- <SEP> NH3 Erhitzt man Cyanamid oder Dicyan- diamid mit wasserfreiem Ammoniak in Gegenwart eines Salpetersäureradikals, so bindet dieses Radikal das Guanidin als ein beständiges Guanidinsalz, das nicht mehr im stande ist,
sich mit weiteren Mengen von Cyanamid oder Dicyandiamid unter Bildung von Melamin oder andern. Polymerisations- produkten des Cyanamids zu verbinden.
Offenbar sind das Guanidin und die substi-_ tuierten Guanidine im statu nascendi äusserst reaktionsfähige Basen und verbinden sich vorzugsweise mit selbst den schwächsten Säuren zu beständigen Salzen, statt sich mit Cyanamid oder Dicyandiamid zu verbinden.
Dementsprechend bezieht sich die vor- liegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Guanidinnitrat durch Er hitzen eines Cyanderivats von Ammoniak von der Formel (CNH2)" worin x eine ganze Zahl darstellt, die nicht grösser als zwei ist, in Gegenwart von Ammoniak und höchstens geringen Mengen von Wasser, bei Tempera turen von mindestens 80 C, vorzugsweise bei 120-160 C.
Das Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, da,ss während der Erhitzung das Salpetersäureradikal (NO;;) in genügender Menge vorhanden ist, um sich mit dem Guanidin, wenn dieses gebildet ist, zu ver binden.
Bei der Ausführung der vorliegenden Er findung zur Herstellung von Guanidinnitrat ist es zweckmässig, einen Druclzkessel zu be nutzen, da der Bereich der Reaktionstempera turen bis 200 C oder höher reichen kann. In den meisten Fällen beginnt die Reaktion bei 80-100 C, sie verläuft aber bei höheren Temperaturen viel schneller und ein Tempe raturbereich von l20-160 C scheint das Optimum zu sein.
Die Umwandlung von Di- cyandiamid verläuft aber ziemlich schnell in den höheren Temperaturbereichen, und die vorliegende Erfindung umfasst allgemein die Bildung von Guanidinnitrat bei jeder ge wünschten Reaktionstemperatur von 80 C und darüber, bei der das Salz beständig bleibt.
Vorzugsweise verwendet man da Nitrat radikal in Form des Ammoniumsalzes. Bei der Herstellung von Guanidinnitrat kann also eine Mischung von Dicyandiamid, wasser freiem Ammoniak und ein Überschuss von Ammoniumnitrat während 2-4 Stunden auf 1.40-160 C erhitzt werden, wobei man das entsprechende Guanidinsalz in guter Aus beute erhalten kann, In einzelnen Fällen, und insbesondere wenn das salzbildende Radikal als Säure anhydrid zugesetzt wird, empfiehlt es sich, der Reaktionsmischung eine kleine Menge Wasser oder eines wässerigen Verdünnungs mittels zuzusetzen.
Dieser Zusatz von Was serermöglicht dem Säureanhydrid, ein Gua.ni- dinsalz auch in solchen Fällen zu bilden, in denen es in Abwesenheit. von Wasser nicht reaktiv wäre. Es ist ferner oft von Vorteil, dem wasserfreien Ammoniak andere Verdün nungsmittel, wie z. B. Methylalkohol, Äthyl alkohol, Benzylalkohol, Äthylenglykol, Di- oxan oder Iiohlenwasserstoffe, wie z. B.
Toluol und ähnliche Substanzen zuzusetzen, die die Dispergierung der Reaktionsmischung fördern und den Druch im Autoklaven wäh rend der Heizperiode herabsetzen.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet man vorzugsweise einen Überschuss des Salpetersäureradikals; bei Benutzung von Dicyandiamid als Aus gangsma.terial verwendet man vorzugsweise 2 bis 4 Mol Ammoniumnitrat für je ein Hole kül des Dicyandiamids. Wird Cyanamid be nutzt, so ist dessen molares Verhältnis natür lich doppelt so gross.
Eine Ladung, die aus den zwei festen Bestandteilen besteht, löst man oder dispergiert man vorzugsweise in einem Lösungsmittel, das flüssiges Am moniak entweder für sich allein oder mit Zu satz von nichtwässerigen Verdünnungsmitteln enthält, und erhitzt die Mischung im Auto klaven unter ständigem Rühren, um die festen Stoffe während der Heizperiode in Suspension zu halten. Nach dem Erhitzen wird der Autoklav vorteilhaft gekühlt und entladen und das Ammoniak und die andern flüchtigen Stoffe werden verdampft und gegebenenfalls zur Wiederverwendung im Verfahren gewonnen.
Das Guanidinnitrat kann man aus diesem Reaktionsprodukt in einem Zustand hoher Reinheit gewinnen, durch ein- oder mehrmaliges Umkristallisie- ren aus Lösungsmitteln, wie z. B. Methyl alkohol, Äthylalkohol und dergl.
<I>Beispiel:</I> <B>192)</B> Gewichtsteile trockenen Cyanamids mit einem Gehalt von 94 % CN. NE. und 366 Teile Ammoniumnitrat löst man in 450 Teilen wasserfreiem, flüssigem Ammo niak und erhitzt die Reaktionsmischung wäh rend 2 Stunden auf 160 C, wobei der ent wickelte Druck 1400 Pfund je Quadratzoll beträgt. Den Autoklaven kühlt man dann ab und verdampft das Ammoniak aus der La dung.
Das Rohprodukt enthält nach dem Trock nen 92,4% Guanidinnitrat, und ein im we sentlichen reines Produkt kann man durch einmaliges Umkristallisieren aus einer Alko- hol-ssenzolmischung erhalten.
Process for the production of guanidine nitrate. It is known from Swiss Patent No. 189406 that melamine is formed when cyanamide or dicyandiamide is heated at the reaction temperatures in the presence of liquid ammonia. It was found,
that under these conditions part of the cyanamide or dicyandiamide initially reacts with the ammonia to form guanidine according to the following equations:
EMI0001.0015
1) <SEP> N <SEP> - <SEP> C <SEP>. <SEP> NH2 <SEP> -I- <SEP> NH3 <SEP> <B>> - </B> <SEP> NH <SEP> = <SEP> C <SEP> (NH2) 2
<tb> <B>) </B> <SEP> H2N. <SEP> C (:
<SEP> NH) NHC = N <SEP> -I- <SEP> 2iNH3 <SEP>> <SEP> 2HN <SEP> = <SEP> C (NH2) 2
<tb> <B> 22 </B> The guanidine formed reacts further with the starting material to form melamine and re-form ammonia according to the equations:
EMI0001.0019
3 ') <SEP> HN <SEP> = <SEP> C (NH2) 2 <SEP> -I- <SEP> 2N- <SEP> C. <SEP> NH2 <SEP> <U> T </U> <SEP> C.NA <SEP> -f- <SEP> NH3
<tb> 4) <SEP> HN <SEP> = <SEP> C (NHZ) 2 <SEP> -I- <SEP> HzN <SEP>. <SEP> C (: <SEP> NH) <SEP>. <SEP> NH <SEP>. <SEP> C <SEP> = N <U>> </U> <SEP> CNH6 <SEP> -I- <SEP> NH3 If cyanamide or dicyandiamide is heated with anhydrous ammonia in the presence of a nitric acid radical, this binds Radically guanidine as a permanent guanidine salt, which is no longer able to
with further amounts of cyanamide or dicyandiamide to form melamine or others. To connect polymerization products of the cyanamide.
Obviously, guanidine and substituted guanidines are extremely reactive bases in statu nascendi and preferentially combine with even the weakest acids to form stable salts instead of combining with cyanamide or dicyandiamide.
Accordingly, the present invention relates to a process for the preparation of guanidine nitrate by heating a cyan derivative of ammonia of the formula (CNH2) "where x is an integer not greater than two, in the presence of ammonia and at most minor Quantities of water at temperatures of at least 80 C, preferably at 120-160 C.
The process is characterized in that, during the heating process, the nitric acid radical (NO ;;) is present in sufficient quantity to bond with the guanidine when it is formed.
When carrying out the present invention for the production of guanidine nitrate, it is expedient to use a pressure vessel, since the range of reaction temperatures can reach up to 200 ° C. or higher. In most cases the reaction starts at 80-100 C, but is much faster at higher temperatures and a temperature range of 120-160 C seems to be the optimum.
However, the conversion of dicyandiamide is fairly rapid in the higher temperature ranges and the present invention generally encompasses the formation of guanidine nitrate at any desired reaction temperature of 80 C and above at which the salt remains stable.
Preference is given to using radical nitrate in the form of the ammonium salt. In the production of guanidine nitrate, a mixture of dicyandiamide, anhydrous ammonia and an excess of ammonium nitrate can be heated to 1.40-160 C for 2-4 hours, and the corresponding guanidine salt can be obtained in good yield, in individual cases, and In particular, if the salt-forming radical is added as an anhydride acid, it is advisable to add a small amount of water or an aqueous diluent to the reaction mixture.
This addition of water enables the acid anhydride to form a gua.nidine salt even in cases where it is absent. water would not be reactive. It is also often advantageous to use the anhydrous ammonia other diluents such. B. methyl alcohol, ethyl alcohol, benzyl alcohol, ethylene glycol, di- oxane or Iiohlenwasserstoffe, such as. B.
Add toluene and similar substances that promote the dispersion of the reaction mixture and reduce the pressure in the autoclave during the heating period.
When carrying out the process according to the invention, preference is given to using an excess of the nitric acid radical; if dicyandiamide is used as the starting material, 2 to 4 moles of ammonium nitrate are preferably used for one hole each of the dicyandiamide. If cyanamide is used, its molar ratio is of course twice as large.
A charge consisting of the two solid components is dissolved or dispersed preferably in a solvent that contains liquid ammonia either alone or with the addition of non-aqueous diluents, and the mixture is heated in the car with constant stirring to keep the solids in suspension during the heating season. After heating, the autoclave is advantageously cooled and discharged and the ammonia and the other volatile substances are evaporated and, if necessary, recovered for reuse in the process.
The guanidine nitrate can be obtained from this reaction product in a state of high purity by recrystallizing one or more times from solvents, such as. B. methyl alcohol, ethyl alcohol and the like.
<I> Example: </I> <B> 192) </B> Parts by weight of dry cyanamide with a content of 94% CN. NE. and 366 parts of ammonium nitrate are dissolved in 450 parts of anhydrous liquid ammonia and the reaction mixture is heated to 160 ° C. for 2 hours, the pressure developed being 1,400 pounds per square inch. The autoclave is then cooled and the ammonia evaporated from the charge.
After drying, the crude product contains 92.4% guanidine nitrate, and an essentially pure product can be obtained by recrystallizing once from an alcohol-ssenzene mixture.