CH348410A - Verfahren zur Herstellung von w-Amino-alkannitrilen - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Herstellung   von-Amino-alkannitrilen   
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von   orAmino-alkannitrilen    durch Wasserabspaltung aus Lactamen in Gegenwart von Ammoniak.



   Bekanntlich kann die Wasserabspaltung aus Caprolactam stattfinden, indem man das Lactam in Dampfform zusammen mit Ammoniak über einen Katalysator führt, der aus auf Silikagel aufgebrachtem Kupfer besteht. Die Ausbeute an   cs-Amino-    capronitril beträgt dabei jedoch nur   25  /o, während    grosse Mengen Nebenprodukte anfallen.



   Ausserdem ist bekannt, dass die Ausbeute an   (,)-Amino-capronitril    bei dieser Wasserabspaltung bis zu etwa   50  /o    gesteigert werden kann, indem man als Katalysator ein Gemisch aus auf Bimsstein aufgebrachtem Kupfer und aktiviertem Aluminiumoxyd verwendet und die Temperatur auf   360     C hält.



   Bei diesen bekannten Verfahren bilden sich jedoch zuviel Nebenprodukte, und die Ausbeuten an   .,)-Aminonitril    sind zur Durchführung einer   M-Amino-    capronitril-Herstellung in industriellem Massstab zu niedrig.



   Zur Steigerung der Ausbeute hat man Versuche angestellt, bei denen die Temperatur bis über 400  C erhöht wurde. Dabei ergab sich, dass zwar eine beschleunigte Wasserabspaltung erzielt werden konnte, dass aber die Ausbeute an   m-Amino-capronitril    bis unter   40 ouzo    absank, während eine grössere Menge Nebenprodukte anfiel.



   Aus diesem Grunde hat man sich dazu entschlossen, Versuche mit anderen Dehydratations-Katalysatoren anzustellen.



   Bekanntlich können zur Durchführung von Wasserabspaltungsreaktionen verschiedene Stoffe als Katalysatoren angewandt werden. Diese Dehydratations Katalysatoren können in drei Gruppen aufgeteilt werden : a) Katalysatoren, die in Wasser sauer reagieren, wie Borphosphat, mit Säure behandelter Ton (z. B. mit Salzsäure behandelter Bentonit), auf einen Träger, z. B. auf Kieselgur, Walkererde oder Silika aufgebrachte Phosphorsäure ; b) Katalysatoren, die in Wasser nahezu neutral reagieren, wie Kaolin und aktiviertes Aluminiumoxyd ; c) Katalysatoren, die in Wasser alkalisch reagieren, wie die Oxyde der Erdalkalimetalle, z. B. Calciumoxyd und Bariumoxyd.



   Untersuchungen haben ergeben,   dal3    diese drei Gruppen von Katalysatoren nicht immer dieselben wasserabspaltenden Eigenschaften aufweisen und   dal3    insbesondere die Art der durch Wasserabspaltung anfallenden Produkte bei der Herstellung von   cj-Amino-    alkannitrilen aus Lactamen von der Gruppe, zu welcher der angewandte Katalysator gehört, abhängt.



   Es wurde gefunden,   dal3      cv-Amino-alkannitrile    durch Wasserabspaltung aus den entsprechenden Lactamen in Gegenwart von Ammoniak erhalten werden können, indem man erfindungsgemäss das Lactam in Dampfform zusammen mit Ammoniak im Überschuss bei einer Temperatur von 250-400  C über einen in Wasser nahezu neutral reagierenden Dehydratations-Katalysator, vorzugsweise aktiviertes Aluminiumoxyd, führt.



   Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird Wasser abgespalten. Das anfallende   co-Amino-alkan-    nitril enthält ebensoviel Kohlenstoffatome im Molekül wie das Lactam, das als Ausgangsstoff diente.



   Die Umsetzung kann bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden, so dass es nicht erforderlich ist, höhere Drucke und eine dazu geeignete Apparatur anzuwenden. Meistens wird bei etwa 0,5   atü    gearbeitet, damit der Dampf durch den mit Katalysator gefüllten Reaktionsraum gepresst wird. Man kann den Dampf jedoch auch mittels Saugwirkung durch den  Reaktionsraum führen, wobei der Druck z. B. bis auf etwa 0,5 ata erniedrigt wird.



   Der in Wasser nahezu neutral reagierende Dehydratations-Katalysator, z. B. Kaolin oder aktiviertes Aluminiumoxyd, wird vorzugsweise in Form von Tabletten oder in   unregelmässig geformten Stückchen    mit einem mittleren Korndurchmesser von   3-6    mm in den Reaktionsraum gebracht, wobei eine so grosse Menge anzuwenden ist, dass der Dampf durch die Katalysatormasse geführt werden kann. Die Aktivität des Katalysators kann in einfacher Weise aufrechterhalten werden, indem man intermittierend, an Stelle von Lactam und Ammoniak, Luft über den Katalysator leitet.



   Die Menge Ammoniak, die zusammen mit dem Lactamdampf über den Katalysator geführt wird, kann variiert werden. Beim Überleiten von 5-15 Mol Ammoniak je Mol Lactam erhält man gute Resultate.



  Eine Erhöhung dieser   Ammoniakmenge    bis zu 20, 30, 55,80 oder über 100 Mol je Mol Lactam fördert die Wasserabspaltung, so dass eine grössere Menge Lactam umgesetzt wird, während die Bildung von Nebenprodukten erschwert wird.



   Vorzugsweise wird der Lactamdampf nicht länger als 10 Sekunden mit dem Katalysator in Berührung gebracht, da eine längere Kontaktzeit nicht nur eine erhöhte Lactamumsetzung, sondern gleichfalls die Bildung einer grösseren Menge von unerwünschten Nebenprodukten zur Folge hat. Wird aktiviertes Aluminiumoxyd als Katalysator angewandt, so setzt man vorzugsweise eine Kontaktzeit von nur   1/4-11/2    Sek. an. Andere Katalysatoren, wie Kaolin, haben vorzugsweise eine etwas längere Kontaktzeit von 4-8 Sek.



   Die Reaktionstemperatur kann wie gesagt innerhalb des obengenannten Temperaturbereiches von   250-400     C variiert werden. Unter 250  C findet fast keine Wasserabspaltung statt, während bei   höhe-    ren Temperaturen als 400  C überwiegend unerwünschte Nebenprodukte gebildet werden. Meistens wird die Wasserabspaltung bei etwa 325-375  C durchgeführt. Sollte die Anwendung der höheren Temperaturen dieses Temperaturbereiches, z. B. von 350-375  C, neben einer gesteigerten Lactamumsetzung auch einen grösseren Anfall von Nebenprodukten zur Folge haben, so kann durch Erhöhung der Ammoniakmenge, wie oben angegeben wurde, eine solche Bildung von Nebenprodukten erschwert werden.



   Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geht man vorzugsweise von einem Gemisch aus Lactamdampf und Ammoniak aus, indem man vorerhitzten Ammoniak durch geschmolzenes Lactam leitet oder geschmolzenes, nach unten strömendes Lactam in einem erhitzten Verdampfungsraum mit dem darin aufsteigenden Ammoniakgas in Berührung bringt.



   Der Ammoniak kann durch Kondensation der Reaktionsprodukte von den aus dem Reaktionsraum tretenden Dämpfen abgeschieden werden, worauf dieser Ammoniak zum weiteren Gebrauch aufs neue in den Verdampfungsraum geleitet werden kann.



   Das flüssige Reaktionsprodukt enthält neben dem nicht umgesetzten Lactam im wesentlichen   co-Amino-      alkannitril.   



   Ein Rohr, das einen Durchmesser von 3 cm und eine Länge von 60 cm hat, wird mit   Kaolinkörnern    mit einer mittleren Grösse von   3-5    mm gefüllt.



   Bei einer Temperatur von 358 bis 360  C wird kontinuierlich Caprolactamdampf und Ammoniak, in einem Verhältnis von 20 Mol Ammoniak je Mol Lactam, durch dieses Rohr geleitet, wobei die   Zufüh-    rungsgeschwindigkeit 218 Liter (gemessen bei 0 C und 1 ata) je Liter Katalysator in der Stunde beträgt, was einer Kontaktzeit von 7 Sek. entspricht.



   Die aus dem Rohr austretenden Dämpfe werden bis unter   50     C gekühlt, anschliessend kondensiert und aus dem Gas ausgeschieden.



   Nach Abscheidung des Reaktionswassers zeigt sich bei der Analyse des Reaktionsprodukts, dass 66,3"/e des Caprolactams umgesetzt ist, während das Umsetzungsprodukt zu 96 Gewichtsprozent aus   09-    Amino-hexannitril besteht.



   Beispiel 2
In der in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur wird aktiviertes Aluminiumoxyd als Katalysator verwendet.



   Durch das mit Aluminiumoxydtabletten (Durchmesser 3 mm, Dicke 2 mm) gefüllte Reaktionsrohr wird bei einer Reaktionstemperatur von 340  C und einem Verhältnis von 12 Mol Ammoniak je Mol Lactam kontinuierlich Caprolactamdampf und Ammoniak geleitet, wobei die Zuführungsgeschwindigkeit 3080 Liter (gemessen bei   0     C und 1 ata) je Liter Katalysator in der Stunde beträgt, was einer Kontaktzeit von einer halben Sekunde   gleichkommt.   



   Es zeigt sich, dass in dem nach Kondensation und Abscheidung des Reaktionswassers anfallenden flüssigen Reaktionsprodukt 53,2 I/o des Lactams umgesetzt sind, während das Umsetzungsprodukt zu 97 Gewichtsprozent aus   ct)-Amino-hexannitril    besteht.



   Diese Beispiele beziehen sich auf die Anwendung von Caprolactam, aus dem das   co-Amino-hexannitril    gewonnen wird.



   In ähnlicher Weise können aus anderen Lactamen die entsprechenden co-Aminonitrile hergestellt werden : aus Caprylolactam :   co-Amino-octannitril,    aus   2-Pyrrolidon    (Butyrolactam) :   oo-Amino-butan-    nitril, aus Valerolactam :   oo-Amino-pentannitril,    aus Oenantholactam :   co-Amino-heptannitril.   



   Die so erhaltenen Nitrile können durch Hydrierung in die entsprechenden Alkyldiamine umgesetzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von m-Amino-alkan- nitrilen durch Wasserabspaltung aus den entsprechenden Lactamen in Gegenwart von Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, dass das Lactam in Dampfform zusammen mit Ammoniak im tJberschuss bei einer Temperatur von 250-400 C über einen in Wasser nahezu neutral reagierenden Dehydratations-Katalysator geleitet wird.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator aktiviertes Aluminiumoxyd verwendet.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens 5 Mol Ammoniak pro Mol Lactam verwendet.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den Katalysator in Form von unregelmässig geformten Stücken in den Reaktionsraum einbringt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungszeit des Lactams mit dem Katalysator höchstens 10 Sekunden beträgt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man Caprolactam in Dampfform verwendet.