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DE1670862B2 - Verfahren zur Herstellung von N substituierten Maleimmiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von N substituierten Maleimmiden

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DE1670862B2
DE1670862B2 DE19671670862 DE1670862A DE1670862B2 DE 1670862 B2 DE1670862 B2 DE 1670862B2 DE 19671670862 DE19671670862 DE 19671670862 DE 1670862 A DE1670862 A DE 1670862A DE 1670862 B2 DE1670862 B2 DE 1670862B2
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DE19671670862
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Wenzel Dr. Kuehn
Peter Dr. Pfueller
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Hoechst AG
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Farbwerke Hoechst AG
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung N-substituierter Maleinimide aus N-substituierten Maleinsäure-Halbamiden in Gegenwart saurer Katalysatoren.
Für die Herstellung N-substituierter Maleinimide aus den entsprechenden Maleinsäure-Halbamiden sind bereits eine Reihe von Vorschlägen bekannt. So werden nach den USA.-Patentschriften 3 018 290 und 3 018 292 N-substituierte Maleinsäure-Halbamide mit Säureanhydrid oder Säurechlorid, vorzugsweise Essigsäureanhydrid bzw. Essigsäurechlorid, oder mit Keten unter Zugabe von TrialkylaminenwieTriäthylamin, vorzugsweise in Lösungsmitteln umgesetzt. Nach der britischen Patentschrift 961 434 werden N-substituierte Maleinimide aus den entsprechenden Maleinsäure-Halbamiden erhalten, indem man dieselben mit einer Lösung von Natriumacetat in Essigsäureanhydrid bei Temperaturen unterhalb 1400C umsetzt, das Reaktionsgemisch in Eiswasser gibt, das Reaktionsprodukt hieraus mit Äther extrahiert und nach Entfernen des Äthers im Vakuum destilliert. Gleichartige Verfahren sind ferner bekannt aus Chem. Zentralblatt 1963, S. 115, und The Journal of Organic Chemistry 25 (I960), S. 1014 und 1015. Die Cyclisierung erfolgt in allen Fällen durch längeres Erhitzen unter Rückfluß, wobei das Wasser durch das anwesende wasserentziehende Mittel gebunden wird. In allen Fällen muß auch das Reaktionsprodukt danach in besonderen Schritten aus der Reaktionsmischung abgetrennt, aufgearbeitet und gereinigt werden, wobei das Lösungsmittel möglichst wiederzugewinnen ist.
Nach einem Verfahren aus den bekanntgemachten Unterlagen der belgischen Patentschrift 654 847 wird die Cyclisierung zu N-substituierten Maleinimiden in Anwesenheit eines inerten flüssigen Verdünnungsmittels bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart saurer Katalysatoren vorgenommen, wobei das abgespaltene Wasser durch eine azeotrope Destillation fortlaufend aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird. Auch hier ergeben sich sehr lange Reaktionszeiten (ausweislich der Beispiele zwischen 1 und 7 Stunden), und auch hier muß das gebildete Produkt am Schluß mittels bekannter Verfahren abgetrennt und aufgearbeitet werden, wobei auf die Rückgewinnung des eingesetzten Lösungsmittels geachtet werden muß.
Alle diese Verfahren sind eher als präparative Laboratoriumsmethoden denn als vorteilhafte technische Verfahren anzusehen. Sie umfassen mehrere Stufen und ergeben zum Teil, wie bei ihrer Nacharbeitung festgestellt werden konnte, erhebliche Mengen an Nebenprodukten, unter anderem infolge Isomerisierung zu Fumarsäure-Derivaten. Eine Nachreinigungsoperation ist stets erforderlich. Neben zum Teil schlechten Ausbeuten an N-substituierten Maleinimiden führen alle bekannten Verfahren zu sehr langen Reaktionszeiten für den Cyclisierungsschritt, was eine mit Vorteil verbundene Übertragung auf ein kontinuierliches Verfahren ausschließt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung N-substituierter Maleinimide aus N-substituierten Maleinsäure-Halbamiden in Gegenwart saurer Katalysatoren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die N-substituierten Maleinsäure-Halbamide auf Temperaturen von 150 bis 4000C erhitzt und dabei gleichzeitig mit einem hindurchgeleiteten Strom von überhitztem Wasserdampf in innige Berührung gebracht werden, wobei die Menge des überhitzten Wasserdampfes das Ein- bis Zehnfache der Menge an eingesetztem N-substituiertem Maleinsäure-Halbamid beträgt, und daß ferner die gebildeten und in diesem Wasserdampfstrom mitgeführten N-substituierten Maleinimide danach durch Einspritzen von Wasser abgeschieden werden.
Diese thermische Behandlung der Maleinsäure-Halbamide wird erfindungsgemäß in Gegenwart von wasserabspaltenden, sauer reagierenden Mitteln durchgeführt. Als solche sind geeignet: organische Sulfosäuren, Schwefelsäure, Ortho-, Di- und Polyphosphorsäuren sowie allgemein saure Salze mehrbasischer Säuren, Säureanhydride, Chloride des Zinks, Magnesiums und Aluminiums. Die Zusätze erfolgen in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Maleinsäure-Halbamid.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet erhebliche Vorteile: Das langwierige Erhitzen unter Rückfluß entfällt, die Reaktion setzt unmittelbar ein, nachdem das Ausgangsprodukt auf die erforderliche Temperatur gebracht ist und der überhitzte Wasserdampf eingeleitet wird. Ebenso unmittelbar erfolgt das Austragen des Reaktionsprodukts aus dem Gemisch. Die einfache Fällungsoperation mittels eingespritztem Wasser bedeutet gleichzeitig eine völlig problemlose Abtrennung des Reaktionsprodukts und vermeidet sämtliche Schwierigkeiten und sämtlichen Aufwand hinsichtlich der Wiedergewinnung von Lösungsmittel. Das Produkt fällt unmittelbar in größter Reinheit an, so daß eine Nachreinigung überflüssig wird.
Es ist außerordentlich überraschend, daß eine unter Wasserabspaltung verlaufende Reaktion in Gegenwart von Wasserdampf erfolgreich durchgeführt werden kann. Wie die Beispiele zeigen, werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Ausbeuten von 50 bis 90% der Theorie erhalten und somit die Ausbeuten der älteren Verfahren in den meisten Fällen übertroffen. Dies ist um so überraschender, nachdem zu erwarten war, daß durch den Wasserdampf das Gleichgewicht einer Reaktion, welche unter Wasserabspaltung verläuft, besonders bei Anwesenheit großer Mengen Wasserdampf, erheblich zugunsten der Ausgangsstoffe verschoben wird.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, das Verfahren auch kontinuierlich
durchzuführen. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise, welche besonders gute Ausbeuten ergibt, wird das einzusetzende Maleinsäure-Halbamid mit oder ohne wasserabspaltende Stoffe in einem Gefäß aufgeschmolzen und mit einer Pumpe in ein Reaktionsgefäß dosiert oder ohne diese Vorbehandlung die Mischung bzw. das Halbamid pulverförmig mittels einer Förder schnecke dem Reaktor zugeführt. Der gleichzeitig dem Reaktionsraum zugeleitete Wasserdampfstrom entfernt das gebildete Maleinimid fortlaufend. In einer unmittelbar angeschlossenen Kühlvorrichtung wird aus ihm mittels eingedüstem Wasser, welches wasserlösliche, saure, in geringer Menge anfallende Verunreinigungen aufnimmt, das Produkt überraschenderweise feinpulverig in einer Reinheit von über 99% ausgefällt, so daß sich weitere Reinigungsprozesse erübrigen.
Die nach vorliegendem Verfahren gewonnenen N-substituierten Maleinimide sind ohne weitere Vorbehandlung oder Nachreinigungen für zahlreiche Zwecke anwendbar. Sie sind geeignet als Monomere oder Comonomere für Polymerisationsreaktionen. Weitere Verwendungen finden sie als Fungicide, Insekticide und wachstumshemmende Stoffe, als Antioxydantien, Vulkanisationsmittel und Rostschutzmittel.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Durchführungsmöglichkeiten der beschriebenen Erfindung.
Beispiel 1
analog Beispiel 1 stündlich durch den Reaktor gefahren.
Man erhält farbloses N-Äthylmaleinimid vom Schmelzpunkt 45°C in einer Ausbeute von 64% der Theorie.
Beispiel 3
Eine geschmolzene Mischung von 1000 g 3,3-Dimethylbutylmaleinsäure-Halbamid und 100 g Pyrophosphorsäure werden im Verlauf einer Stunde in einen auf 2300C erhitzten Rundkolben unter gleichzeitigem Durchleiten von überhitztem Wasserdampf (3000 g pro Stunde) mittels einer Pumpe zudosiert. In die auf etwa 150°C vorgekühlten heißen Reaktionsgase wird Wasser von Raumtemperatur eingedüst. Dabei fällt N-3,3-Dimethylbutylmaleinimid säurefrei und kristallisiert mit einem Schmelzpunkt von 94 bis 95°C an. Die Ausbeute liegt bei 71 % der Theorie.
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Beispiel 4
1000 g 2-Phenyläihylmaleinsäure-HaIbamid und
150 g 85%ige Orthophosphorsäure werden geschmolzcn. Anschließend wird analog Beispiel 3 verfahren, wobei der Durchsatz an überhitztem Wasserdampf auf 5000 g pro Stunde gesteigert wird.
Es fällt N-2-PhenylälhyimaIeinimid vom Schmelzpunkt 109 bis 1100C in einer Ausbeute von 83% der Theorie an.
In einer vorgeschalteten Apparatur wird eine Mischung von Maleinsäureanhydrid mit Cyclohexylamin zu N-Cyclohexyimaleinsäure-Halbamid umgesetzt. Von diesem Reaktionsprodukt werden stündlich 85 kg mit 15 kg 85%iger Orthophosphorsäure vermischt und unter Zumischung von 200 kg pro Stunde überhitzten Wasserdampfes bei 220 bis 2400C durch einen röhrenförmigen Reaktor geleitet. Über einen indirekten Kühler, in welchem die Abkühlung auf etwa 1200C erfolgt, gelangt das Reaktionsgemisch in einen weiteren Kühlraum, in welchem durch Eindüsen von Wasser und Dampf kondensiert wird. Gleichzeitig fällt das N-Cyc!ohexyl-maleinimid feinpulverig aus, so daß es nach dem Abfiltrieren vom wäßrigen Kondensat ohne weitere Nachreinigung weiterverwendet werden kann.
Das so gewonnene N-Cyclohexyl-maleinimid schmilzt bei 87 bis 900C und wird mit einer Ausbeute von 91 % der Theorie erhalten.
Beispiel 2
Eine Mischung von 90 kg N-Äthylmaleinsäure-Halbamid und 10 kg konzentrierte Schwefelsäure wird
Beispiel 5
800 g N-Phenylmaleinsäureamid werden mit 200 g p-Tuluolsulfosäure versetzt und wie im Beispiel 3 bei einer Temperatur von 280" C in Anwensenheit der achtfachen Menge überhitzten Wasserdampfes behandelt. Man erhält gelbes N-Phenylmaleinimid vom Schmelzpunkt 89°C in einer Ausbeute von 82% der Theorie.
Beispiel 6
750 g 9,10-Endoäthyleno-9,10-dihydro-ll-anthrazeno-methylma'einamidsäure werden mit 250 g Kaliumhydrogensulfat vermengt und durch eine Förderschnecke im festen Zustand der im Beispiel 3 beschriebenen Apparatur zugeführt. Bei einer Temperatur voh 2500C werden während einer Stunde etwa 2000 g Wasserdampf eingeleitet.
Man erhält mit einer Ausbeute von 51 % der Theorie farbloses N-Endoäthyleno-9,10-dihydro-l 1-anthraceno-methyl-maleinimid vom Schmelzpunkt 180 bis 182°C.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung N-substituierter Maleinimide aus N-substituierten Maleinsäure-Halbamiden in Gegenwart saurer Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die N-substituierten Maleinsäure-Halbamide auf Temperaturen von 150 bis 4000C erhitzt und dabei gleichzeitig mit einem hindurchgeleiteten Strom von überhitztem Wasserdampf in innige Berührung gebracht werden, wobei die Menge des überhitzten Wasserdampfes das Ein- bis Zehnfache der Menge an eingesetztem N-substituiertem Maleinsäure-Halbamid beträgt, und daß ferner die gebildeten und in diesem Wasserdampfstrom mitgeführten N-substituierten Maleinimide danach durch Einspritzen von Wasser abgeschieden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es kontinuierlich geführt wird.
DE19671670862 1967-04-27 1967-04-27 Verfahren zur Herstellung von Nsubstituierten Maleinimiden Expired DE1670862C3 (de)

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