способ выделения n-(хлоралкилтио) фталимидов из смеси с хлорбензолом

Формула изобретения

Способ выделения N-(хлоралкилтио) фталимидов из смеси с хлорбензолом путем отгонки хлорбензола, отличающийся тем, что отгонку проводят под вакуумом, азеотропно с водой, в присутствии поверхностно-активного вещества в количестве не более 0,33% к объему добавленной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству N-тиопроизводных фталимида, которые являются эффективными замедлителями подвулканизации синтетических и натуральных каучуков, а именно к способу выделения N-(хлоралкилтио) фталимидов из реакционной смеси со стадии получения продукта в виде его раствора в хлорбензоле.

Известен способ получения N-тиопроизводных фталимида с последующим их выделением из реакционной смеси(патент ФРГ №2502656, C07D 209/48, опубл. 1975). Реакцию проводят в две стадии. Первоначально хлорируют N,N ¹- бисфталимидодисульфид в хлорбензоле и получают хлортио-N-фталимид. В дальнейшем к этому раствору добавляют олефин и получают целевые продукты в виде растворов в хлорбензоле.

Выделение целевого продукта проводят следующим образом: сначала хлорбензольный раствор продукта упаривают до половины объема и затем к полученному концентрату добавляют 2-3 объема легкого бензина или петролейного эфира. Выпадающий в осадок продукт отфильтровывают от смеси растворителей и сушат.

Основным недостатком данного способа является применение смеси двух горючих органических растворителей, что требует дополнительных затрат на их разделение.

Известно, что хлорбензол можно отогнать азеотропно с водой. Явление азеотропной перегонки широко применяется на практике. Им пользуются для абсолютирования растворителей, удаления воды или растворителя из реакционной массы и т.д. [А.Я.Берлин. Техника лабораторной работы в органической химии. - М., Химия, 1973, стр.163]. Частным случаем применения азеотропной перегонки является перегонка в вакууме [см. там же, стр.175].

Основным недостатком азеотропной отгонки хлорбензола с водой в процессе выделения N-тиопроизводных фталимида является его длительность.

Предлагаемое изобретение решает задачу интенсификации процесса вакуумной азеотропной отгонки хлорбензола и снижения энергозатрат.

Указанная задача решается тем, что N-(хлоралкилтио)фталимиды из смеси с хлорбензолом выделяют вакуумной отгонкой в виде азеотропа в присутствии поверхностно-активного вещества (ПАВ), в количестве не более 0,33% к объему добавленной воды.

Авторы изобретения установили, что процесс азеотропной отгонки хлорбензола значительно интенсифицируется при добавлении к воде до 0.33% ПАВ. ПАВ могут быть любого типа - катионоактивными, анионоактивными или неионогенными. Добавка ПАВ уменьшает время азеотропной перегонки хлорбензола на 20-75%.

Выбор концентрации ПАВ обусловлен скоростью отгонки хлорбензола от реакционной массы. При концентрации ПАВ более 0.33% процесс протекает слишком бурно и может привести к выбросу реакционной массы в приемник.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В 120 см³ хлорбензольный раствор, полученный хлорированием 14.24 г (0.04 М) N,N ¹-бисфталимидодисульфида с последующим прибавлением эквимолярного количества циклогексена, добавляют 150 см³ воды. В системе создают разрежение (вакуум) и при перемешивании начинают азеотропную отгонку хлорбензола. После отгонки хлорбензола водную суспензию продукта фильтруют, пасту промывают небольшим количеством воды и конечный продукт сушат. Получают 21.8 г N-(2-хлорциклогексилтио)-фталимида с Т.пл. 130-133°С. Выход 92.4%. Результаты опытов при различных остаточном давлении приведены в таблице 1.

Таблица 1 Азеотропная отгонка хлорбензола при различном остаточном давлении
№ пп	Остаточное давление, атм	Время отгонки хлорбензола, мин
1	0.3	30
2	0.4	70
3	0.5	35
4	0.6	25

Пример 5. Проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что в реакционную массу добавляют заданное количество ПАВ. Результаты приведены в табл.2.

Таблица 2 Азеотропная отгонка хлорбензола в присутствии ПАВ
№ пп	Наименование ПАВ	Конц. ПАВ в воде, %	Остаочное давление, атм	Время отгонки хлор бензола, мин	Сокращение времени отгонки, %
5	Смачиватель НБ	0.17	0.3	25	16.7
6	-«--	0.17	0.4	40	42.9
7	-«-	0.17	0.5	20	42.9
8	-«-	0.17	0.6	20	20.0
9	-«-	0.33	0.3	25	16.7
10	-«-	0.33	0.4	35	50.0
11	-«-	0.17	0.5	20	57.1
12	-«-	0.33	0.6	20	20.0
13	Алкамон ДС-У	0.17	0.4	18	74.3
14	-«-	0.07	0.4	20	71.4
15	-«--	0.07	0.6	20	20.0
16	-«-	0.07	0.3	20	33.3
17	-«-	0.03	0.4	28	60.0
18	-«--	0.07	0.5	25	28.6
19	-«-	0.40	0.6	выброс реакц. массы	-
20	-«-	0.33	0.4	55	21.4
21	ПАВ на основе полифосфатов и алкилсульфатов	0.13	0.4	50	28.6
22	-«-	0.26	0.4	35	50.0
23	ОП-10	0.33	0.4	55	21.4

Пример 24. Проводят аналогично примера 5, с тем отличием, что проводят выделение продукта полученного присоединением стирола. Результаты опытов приведены в табл.3.

Таблица 3 Азеотропная отгонка хлорбензола в присутствии ПАВ
№ пп	Наименование ПАВ	Конц. ПАВ в воде, %	Остаточное давление, атм	Время отгонки хлорбензола, мин	Сокращение времени отгонки, %
24	-	-	0.4	70	-
25	Смачиватель НБ	0.13	0.4	45	35.7
26	-«-	0.26	0.4	40	42.8
27	ПАВ на основе полифосфатов и алкилсульфатов	0.05	0.4	60	14.3
28	--«--	0.13	0.4	50	28.6
29	--«--	0.26	0.4	35	50.0

Пример 30. Процесс проводят аналогично примеру 5, но с добавкой к воде 0.4% смачивателя НБ при остаточном давлении 0.4 атм. В ходе процесса реакционная масса вспенилась и частично попала в приемник растворителя. Из-за выброса реакционной массы процесс прекратили.

Примечание: Смачиватель НБ - натрий бутилнафталинсульфонат (C₄H ₉C₁₀H₆SO ₃Na);

Алкамон ДС-У - алкоксиметилметилдиэтиламмоний метилсульфат формулы: -{[С_nH _2n+1OCH₂N⁺(СН ₃)(CH₂CH₃) ₂][СН₃SO₄ ^-]}, где n=10-18;

ОП-10 - моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята формулы: С _nН_2n+1С₆Н ₄О(С₂Н₄O) _mН, где n=10-12, n=6-7.

Как видно из данных таблиц 2 и 3, добавление ПАВ при азеотропной перегонке приводит значительному уменьшению времени перегонки. Сокращение времени отгонки хлорбензола с водой при добавление ПАВ в процессе получения N-тиопроизводных фталимида позволяет значительно интенсифицировать данную стадию, снизить энергозатраты на процесс перегонки и на приведение аппаратуры в работу.