通過熔融結晶精細提純異佛爾酮腈的製作方法
2023-10-27 12:16:05 2
本發明涉及通過熔融結晶精細提純異佛爾酮腈(ipn)。
背景技術：
：氫氰酸(hcn)與α,β不飽和環(或非環)酮的鹼催化反應是已知的反應(hydrocyanationofconjugatedcarbonylcompounds,第3章,watarunagata和mitsuruyoshioka,wiley2005)。ep2721002公開了許多用於製備異佛爾酮腈的方法，參見其中引用的文獻。異佛爾酮腈(ipn)通過異佛爾酮(ip)與氫氰酸藉助催化劑的反應形成。優選使用均相鹼催化劑，為此使用鹼金屬醇鹽，特別是甲醇鈉作為催化劑。異佛爾酮腈通過氰化氫(hcn)與異佛爾酮(ip)在甲醇鈉作為催化劑存在下的反應來製備，如ep2649043中所描述。在此反應中形成的產物混合物不僅包含產物異佛爾酮腈而且包含未轉化的反應物氰化氫和異佛爾酮以及催化劑、甲醇和殘餘物。此產物混合物在多階段法中通過蒸餾進行提純，由此在最後的階段中以純的形式獲得所述異佛爾酮腈。這樣可以實現至少99.8重量%的純度。此提純的異佛爾酮腈在進一步的反應中轉化為異佛爾酮二胺。然而，依然包含於提純的異佛爾酮腈中的少量雜質會對異佛爾酮二胺製備中使用的催化劑的壽命具有有害影響並且會降低所述異佛爾酮二胺的顏色穩定性。技術實現要素：目的是改進由異佛爾酮腈、未轉化的反應物氰化氫和異佛爾酮以及催化劑、甲醇和殘餘物構成的產物混合物的後處理。令人驚訝地已經發現，通過接在蒸餾後的熔融結晶可提高異佛爾酮腈的純度並可由此除去幹擾性的雜質。本發明提供一種用於從異佛爾酮和氫氰酸在催化劑存在下的異佛爾酮腈製備中提純異佛爾酮腈的方法，其特徵在於：異佛爾酮腈中的雜質的分離通過熔融結晶進行。根據本發明，基本上由異佛爾酮腈、未轉化的反應物氰化氫和異佛爾酮以及催化劑、甲醇和殘餘物構成的產物混合物的後處理通過熔融結晶進行，其中除去異佛爾酮腈中的在蒸餾中不能除去的雜質。在工藝技術的反應中，異佛爾酮腈的結晶可以作為懸浮結晶或作為層結晶進行。層結晶特別地適合於本發明的分離問題。層結晶既可以以靜態操作也可以以動態操作進行，其中兩種工藝步驟的組合是優選的。結晶結束之後排出母液並導入發汗工藝(schwitzprozess)。所述工藝可具有1分鐘至最多20分鐘的持續時間。排出發汗級分之後，結晶物可以熔融掉(abgeschmolzen)並經歷進一步加工。所述結晶可以在一個階段中進行或優選在多個階段中進行，其中在多階段變型方案中將排出的母液和發汗級分以及結晶物收集到不同的緩衝容器中。取決於所希望的純度再次加工所述結晶物。為了增加收率，再次加工所述母液和發汗級分。動態結晶的一種優選的裝置機構是降膜結晶器，其中使待提純的產物混合物的循環在從外部冷卻的管的壁上向下流動並此時開始在管壁上結晶。此管的長度可以為2m至最多16m。另外可以使用多個管作為管束用於更高的流通量，其中通過分配器在每個管中確保由待提純的產物混合物構成的膜的均勻施加。靜態結晶可以甚至在沒有循環的情況下在降膜結晶器中運行，但是優選在板式結晶器中進行。通過熔融結晶提純異佛爾酮腈的優選實施方案的描述(變型方案1)由異佛爾酮腈、未轉化的反應物氰化氫和異佛爾酮以及催化劑、甲醇和殘餘物構成的產物混合物首先通過蒸餾在第一塔中後處理，以分離出全部的水、低沸物和甲醇和超過85%的異佛爾酮。在第一變型方案中，同時進行蒸餾以分離出水，其中同樣分離出的異佛爾酮通過分凝器冷凝並再循環進入反應。從塔底出來的ipn/ip混合物隨後導入熔融結晶裝置(圖1)。接著，在結晶結束之後如上所述進行操作。本發明因此也提供一種通過熔融結晶提純異佛爾酮腈的方法，其中基本上由異佛爾酮腈、未轉化的反應物氰化氫和異佛爾酮以及催化劑、甲醇和殘餘物構成的產物混合物如下進行提純：i.通過蒸餾提純所述產物混合物，這通過以下方式進行：1.在塔頂處分離出水、低沸物和甲醇以及至少85%異佛爾酮，其中異佛爾酮部分通過分凝器冷凝並再循環進入反應，2.在塔底分離出異佛爾酮腈和剩餘量的異佛爾酮和雜質(高沸物)；ii.將來自i.2.的在塔底產生的混合物送至熔融結晶，以分離出雜質和分離異佛爾酮腈。通過熔融結晶提純異佛爾酮腈的優選實施方案的描述(變型方案2)由異佛爾酮腈、未轉化的反應物氰化氫和異佛爾酮以及催化劑、甲醇和殘餘物構成的產物混合物首先通過蒸餾在第一塔中後處理，以分離出水、低沸物、甲醇和部分的，優選最多10%的異佛爾酮。此後進一步蒸餾從第一塔底部得到的具有異佛爾酮和高沸物雜質的異佛爾酮腈。在第二塔中的蒸餾用於在塔頂處分離出純的異佛爾酮，其中具有殘餘異佛爾酮(最多15重量%)和高沸物雜質的異佛爾酮腈在塔底處排出並送至熔融結晶(圖2)。接著，在結晶結束之後如上所述進行操作。本發明因此也提供一種通過熔融結晶提純異佛爾酮腈的方法，其中將來自基本上由異佛爾酮、氫氰酸和催化劑製備異佛爾酮腈的反應器的產物料流，即粗製異佛爾酮腈，如下進行提純：i.通過第一蒸餾提純所述產物料流a)其中在塔頂處分離出水、低沸物、甲醇和部分的，優選最多10%的異佛爾酮，和b)在塔底處分離出異佛爾酮腈和剩餘量的異佛爾酮和雜質(高沸物)；ii.在第二蒸餾塔中提純來自i.b)的產物料流並從塔底分離出異佛爾酮腈、異佛爾酮和雜質；iii.將來自ii的在塔底產生的混合物送至熔融結晶，以分離出雜質和分離異佛爾酮腈。附圖說明圖1展示具有蒸餾和熔融結晶的最終提純步驟的示意圖(變型方案1)。圖2展示具有兩次蒸餾和熔融結晶的最終提純步驟的示意圖(變型方案2)。具體實施方案此提純方法用具有長度2m的下行管的降膜結晶器進行研究。轉移進該結晶器中的粗產物在從外部冷卻的垂直設置的下行管中在管壁上冷凍出來。接著排出母液中保留的雜質並將結晶物作為純產物熔融掉和排出。作為進一步的提純步驟，在結晶之後開始發汗步驟。從最終提純步驟前存在的工藝中取出粗製異佛爾酮腈用作中間物(medium)。由此使用具有殘餘物雜質的異佛爾酮腈混合物。此混合物一方面以純的形式使用，另一方面以人工添加異佛爾酮(總異佛爾酮含量12.5重量%)的形式使用。實施例1-變型方案1粗製異佛爾酮腈作為進料在靜態操作模式中結晶(冷卻介質最高40℃)，其中結晶空間用進料填充並接著從存在於下行管中的母液進行結晶。在排出母液之後開始在67℃下的發汗工藝，以從結晶物中除去另外的雜質。從這些級分中分別取樣並測定其異佛爾酮腈含量。結果報告在表1中，並且這裡顯而易見的是異佛爾酮腈的純度可由98.2增加至99.3重量%。表1:靜態結晶之後各級分中的異佛爾酮腈濃度進料濃度98.2重量%母液中的濃度97.2重量%結晶物中的濃度99.3重量%實施例2-變型方案2研究具有13.2重量%ip含量的粗製異佛爾酮腈的進料溶液的提純。結晶器以動態模式操作用於結晶，其中母液以持續的循環從結晶器底部經上行導管再循環進入結晶器頂部。結晶物在此從經下行管以膜形式流回的母液中冷凍出來(冷卻介質最高40℃)。在排出母液之後開始在67℃下的發汗工藝以從結晶物中除去另外的雜質。從這些級分中分別取樣並測定其異佛爾酮腈含量。結果報告在表2中。這裡還也實現純度改進，這也可表明異佛爾酮腈可以通過結晶而選擇性地與異佛爾酮分離。表2:動態結晶之後各級分中的異佛爾酮腈濃度進料濃度85.9重量%母液中的濃度83.1重量%結晶物中的濃度93.8重量%當前第1頁12