DE2758953A1 - Verfahren zur herstellung von 5-(4-aminobutyl)hydantoin und/oder 1-ureido-5-amino-capronamid - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 5-(4-aminobutyl)hydantoin und/oder 1-ureido-5-amino-capronamidInfo
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Description
5-amino-capronamid
5-(4-Aminobutyl)-hydantoin und/oder l-Ureido-5-aminocapronamid durch Hydrierung
von 5-(3-Cyanopropyl)-hydantoin und/oder l-Ureido-5-aminocapronamid durch
Hydrierung von ö-CS-Cyanopropyl)-hydantoin und/oder l-TJreido-4-cyanoväleramid
in der flussigen Phase in Gegenwart von Ammoniak unter Anwendung eines Hydrierungskatalysators. Dabei fallt ein Reaktionsprodukt an, das auf bekannte Weise
mittels Hydrolyse in Lysin umgesetzt werden kann.
Eine solche Hydrierung kann mit hoher Ausbeute unter Anwendung einer Reihe von Hydrierungskatalysatoren ausgeführt werden (siehe die
amerikanische Patentschriften 3.758.494 und 3.911.001). Bei Ausfuhrung dieser
Hydrierung mit Nickel und/oder Kobalt als Katalysator in einem Suspensionsreaktor hat sich jedoch herausgestellt, dass ein recht beachtlicher Teil des
Katalysators, z.B. 1160 mg Nickel je Liter Reaktionsflussigkeit, durch Losung im Reaktionsmittel verlorengehen kann. Es wurde nunmehr gefunden, dass
die Katalysatorverluste gering gehalten werden können, wenn man einen
Katalysator in Form eines festen Bettes benutzt und das zu hydrierende Produkt
in flussiger Form Über den Katalysator leitet.
809827/1003
Das erfindungsgeaasse Verfahren zur Herstellung von 5-(4-AminobutyD-hydantoin
und/oder l-Ureido-S-aalnocapronaaid durch Hydrierung von
5-(3-Cyanopropyl)-hydantoin und/oder l-Ureido-4-cyanovaleramid in der
flussigen Phase in Gegenwart von Ammoniak unter Anwendung eines Hydrierungskatalysators wird dadurch gekennzeichnet, dass man die Hydrierung alt Hilfe
eines Katalysators in Fora eines festen Bettes ausfuhrt und das zu hydrierende
Produkt in flussiger Fora aber den Katalysator leitet.
Das erflndungsgeamsse Verfahren kann bei verschiedenen Temperaturen,
z.B. bei Temperaturen von 50-250 0C, ausgeführt werden. Besonders gut geeignet
sind Temperaturen von 80-160 °C.
Zur Verflüssigung des zu hydrierenden Produkts können mehrere
Losungsmittel verwendet werden, wie z.B.. Wasser, Methanol, Äthanol, Isopropanol,
Butanole, Glykole, Dloxan, Tetrahydrofuran.und andere polare Lösungsmittel oder
Gemische von polaren Lösungsmitteln. Die Konzentration des zu hydrierenden
Produkts im Losungsmittel kann zwischen z.B. 0,1 und 30 Gew.-% schwanken.
Sehr gut geeignet ist eine Konzentration von 1-20 0ew.-%.
Der Wasserstoff-Partialdruck kann, ebenfalls schwanken, z.B. zwischen
1-500 at. Sehr gut geeignet sind Wasserstoff-Partlaldrucke von 50-350 at.
Als Katalysator können mehrere an sich bekannte Hydrierungskatalysatoren
Anwendung finden. Vorzugsweise wird ein kobalthaltiger Hydrierungskatalysator verwendet, weil, die Katalysatorverluste dann sehr gut niedrig gehalten werden
können. Die spezifische Belastung des Katalysators kann schwanken und z.B.
zwischen 0,1 und 30 1 und insbesondere zwischen 0,5 und 15 1 Flüssigkeit je
Liter Katalysator Je Stunde gewählt werden.
Die beim erflndungsgeaassen Verfahren la Reaktionsgemisch benutzte
Menge Ammoniak kann schwanken. Normalerweise wird ein Reaktionsgeaisch verwendet,
das 10-30 Gew.-% Ammoniak enthalt.
Das erfindungsgeaasse Verfahren kann auf verschiedene Welse ausgeführt
werden. Sehr gut als Ausfuhrungsform geeignet ist die Ausfuhrung in einem sog.
Riesel-verfahren. Bei dieser Ausfuhrungeform strömt das zu hydrierende Produkt
unter Einfluss der Schwerkraft durch das Katalysatorbett, wahrend im Gegenoder
Gleichstrom Wasserstoffgas durch das Katalysatorbett geleitet wird.
809827/1003
Eine wasserige Losung, die 4,4 Gew.-% 5-(3-Cyanopropyl)-hydantoin
und 25 Gew.-% Ammoniak enthalt, wird mit Hilfe einer Pumpe oben in einen
senkrecht angeordneten Rohrreaktor (Lange 2,14 m, Innendruchmesser 3,2 cm)
gepumpt mit einer Geschwindigkeit von 2,5 1 je Stunde. Im Reaktor befinden
sich 1,5 1 Katalysator. Als Katalysator wird ein stabilisierter Kobaltkatalysator
(83 Gew.-% Kobalt, erhaltlich bei der Firma Harshaw Chemical Company
unter der Typenbezeichung Co-HP-037) in Form kleiner Zylinder mit einer Hohe
von 4 mm und einem Durchmesser von 3 mm verwendet. Die Schuttdichte des
Katalysators betragt 2190 g je Liter. Gleichzeitig mit der wasserigen Losung
wird mit Hilfe eines Kompressors mit einer Geschwindigkeit von 2500 Nl
(0 °C, 760 mm Hg) je Stunde oben in den Rohrreaktor Wasserstoff eingeleitet. Der Wasserstoffdruck im Reaktor wird auf 280 at gehalten. Die Temperatur im
Reaktor wird durch Mantelheizung auf 110 °C gehalten. Das auf diese Weise erhaltene Reaktionsgemisch wird an der Unterseite aus dem Reaktor abgeführt,
mit Kuhlwasser mit einer Temperatur von 13 °C gekühlt und in einem Hochdruckabscheider
in Flüssigkeit und Gas getrennt.
Nach einer Betriebszeit von 10 Stunden wird eine Flussigkeitsprobe
mit Hilfe von Ionenaustauschchromatographie analysiert; dabei stellt sich
heraus, dass kein Ausgangsprodukt mehr vorhanden ist. Eine zweite Probe wird mit Hilfe von Salzsaure hydrolysiert, wonach ebenfalls mit Hilfe von
Ionenaustauschchromatographie die dabei anfallende Menge Lysin bestimmt wird.
Es zeigt sich, dass die Selektivität 88% ist (zumindest 88 % des Cyanohydantoins
sind in hydriertes, zy Lysin hydrolysierbares Produkt umgesetzt worden). Der Kobaltgehalt der beiden Fluss!gkeitsproben betragt 15 mg/1.
Beispiel I wird wiederholt, wobei diesmal jedoch 1,7 1 Katalysator
zusammen mit einer Lösung, die ausserdem 0,6 Gew.-% l-Ureido-4-cyano-valeramid
enthalt, mit einer Geschwindigkeit von 8 l/h oben in den Reaktor eingepumpt werden.
Der Umsetzungsgrad ist 100%, die Selektivität 89%. Der Kobaltgehalt
des gekühlten flussigen Reaktionsprodukts ist 38 mg/1.
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Beispiel I wird wiederholt, wobei der Reaktor diesmal 1,7 1
Katalysator enthalt, die Zuführgeschwindigkeit der Losimg 1,4 l/h und die
Zufuhrgeschwindigkeit des Wasserstoffs 1400 Nl/h betragt. Als Katalysator
wird Nickel auf Kieselgur (58 Gew.-% Nickel, erhaltlich bei der Firma
Harshaw Chemical Company unter der Typenbezeichung Ni-0104) in Form kleiner
Zylinder mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Hohe von 4 am verwendet.
Die Schattdichte ist 1060 g/l.
Der Umsetzungsgrad ist 100%, die Selektvitat 83%. Der Nickelgehalt
des gekohlten flussigen Reaktionsprodukts ist 72 mg/1.
Beispiel III wird wiederholt, diesmal jedoch bei einem Wasserstoffdruck
von 150 at.
Der Umsetzungsgrad ist 100%, die Selektivität 82%. Der Nickelgehalt
der anfallenden Flüssigkeit betragt 130 mg/1.
Beispiel II wird wiederholt, diesmal enthalt der Reaktor jedoch
1,1 1 Katalysator. Als Katalysator wird ein Gemisch von Raney-Kobalt und
Graphit (5 Gew.-% Graphit) in Form von Tabletten mit einem Durchmeser von
3 mm verwendet. Die Zufuhrgeschwindigkeit der Losung ist 4,4 l/h.
Der Umsetzungsgrad ist 89%, die Selektivität 82%. Der Kobaltgehalt
der anfallenden Flüssigkeit ist 26 mg/1.
Beispiel V wird wiederholt bei einer Reaktortemperatur von 140 °C.
Der Umsetzungsgrad ist 96%, die Selektivität 78%. Der Kobaltgehalt der
anfallenden Flüssigkeit ist 21 mg/1.
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Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von 5-(4^Aminobutyl)-hydantoin und/oder 1-Ureido-5-amino-capronamid
durch Hydrierung von S-O-Cyanopropyl)-hydantoin und/oder
l-Ureido-4-cyano-valeramid in der flussigen Phase in Gegenwart von Ammoniak
unter Anwendung eines Hydrierungskatalysators, dadurch gekennzeichnet.
dass man die Hydrierung mit Hilfe eines Katalysator in Form eines festen
Bettes ausfuhrt und das zu hydrierende Produkt in flüssiger Form über den
Katalysator leitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bei
einer Temperatur von 80-160 0C ausgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hydrierung bei einem Wasserstoff-Partialdruck von SO-350 at ausgeführt wird.
4. 5-(4-Aminobutyl)-hydantoin und/oder l-Ureido-5-amino-eapron-amid, hergestellt
unter Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
809827/1003
ORlQiNAL INSPECTED
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