Спосіб одержання 1-ціан- 2-іміноциклопентану

Изобретение относится к основному органическому синтезу, в частности к способам получения 1-циан-2иминоциклопентана, являющегося исходным сырьем для получения лекарственных препаратов и других видов органических синтезов. Наиболее близким по совокупности признаков является способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана [1], включающий циклизацию адиподинитрила в жидкой фазе в присутствии третбутилата натрия или калия при температуре кипения реакционной смеси в течение 2 - 8 часов и последующее охлаждение реакционной смеси. Охлажденную реакционную смесь обрабатывают водой, а затем хлороформом с дальнейшей перекристаллизацией выделенных кристаллов имина из хлороформа. Выход имина составляет до 85% с температурой плавления 147 - 148°C. Однако известный способ имеет ряд недостатков, связанных со сложностью приготовления катализатора с использованием металлического натрия и абсолютного трет-бутанола и невозможностью повторного использования катализатора. Кроме того, в процессе необходимо использовать обезвоженные растворитель (толуол) и реагент (адиподинитрил). Большие трудности представляет стадия выделения целевого продукта, т.к. при добавлении воды к реакционной смеси оставшийся в ней катализатор может разлагаться водой со взрывом. Процесс является трудоемким, периодическим, его трудно реализовать в промышленных условиях. Задачей данного изобретения является усовершенствование способа получения 1-циан-2иминоциклопентана за счет использования более доступного и безопасного катализатора, который можно многократно использовать после его регенерации, а также за счет использования более технологичных приемов выделения целевого продукта, исключающих взрывоопасность процесса, чтобы обеспечить полноту сработки адиподинитрила в целевой продукт, технологичность способа и его промышленную применимость. Поставленная задача решается предлагаемым способом получения 1-циан-2-иминоциклопентана, заключающимся в том, что адиподинитрил подвергают циклизации в присутствии щелочного катализатора и газа, не содержащего кислорода, при повышенной температуре и атмосферном давлении с выделением целевого продукта кристаллизации. Отличительными от прототипа признаками являются использование в качестве щелочного катализатора гидроксида калия, нанесенного на гетерогенный носитель, причем процесс проводят в газовой фазе в присутствии аммиака при объемном соотношении катализатор: адиподинитрил или смесь адиподинитрила и маточного раствора, полученного после отделения кристаллов имина-сырца, аммиак, равном 1 : 711 - 1850 : 6,3 - 46,2, при температуре 245 - 340°C с последующими конденсацией парогазовой смеси и десорбцией аммиака. В качестве исходного сырья вместо адиподинитрила можно использовать смесь адиподинитрила и маточного раствора после выделения 1-циан-2-иминоциклопентана. Процесс осуществляют по проточноциркуляционной схеме. Предлагаемый способ позволяет получать имин с конверсией за один проход до 20,1%. Последующая циркуляция отделенного маточного раствора позволяет осуществлять практически полную (до 100%) сработку исходного сырья (адиподинитрила) в целевой продукт. Поиск, проведенный по источникам научно-технической и патентной информации, показал, что совокупность всех существенных признаков заявляемого технического решения неизвестна. Поэтому можно считать, что предлагаемый способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана соответствует требованиям новизны, т.к. он неизвестен из уровня техники. Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что разработан технологический процесс, который пригоден для реализации в промышленных условиях. При этом процесс осуществляют не в жидкой, а в газовой фазе с использованием безопасного в эксплуатации гетерогенного катализатора, содержащего нанесенный гидроксид калия, приготовление которого существенно проще. Упрощается по сравнению с прототипом и стадия выделения целевого продукта - имина - за счет самопроизвольной кристаллизации целевого продукта после десорбции аммиака из реакционной массы и охлаждения суспензии. Сопоставительный анализ существенных отличительных признаков заявляемого способа и известных признаков показывает, что отличительный существенный признак, касающийся использования аммиака для циклизации адиподинитрила, применен впервые. При этом увеличение расхода аммиака в исследованных пределах способствует повышению степени циклизации адиподинитрила (см. табл.1), т.е. аммиак в данном случае проявляетновую функцию -функцию реагента, а не только газа-носителя. Вся совокупность существенных отличительных признаков также позволяет получить новый результат - практически полную (до 100%) сработку адиподинитрила в 1-циан-2-иминоциклопентан при существенном упрощении способа. Таким образом, можно сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует требованиям изобретательского уровня. Оптимальной температурой процесса является 245 - 340°C. При температуре более высокой, чем 340°C идет сильное осмоление продуктов реакции. При температуре ниже 245°C прекращает существование парогазовая смесь адиподинитрил - аммиак. Во всех опытах в качестве исходного сырья использовали адиподинитрил-ректификат, получаемый каталитическим аммонолизом адипиновой кислоты Северодонецкого ПО "Азот". Примеры 1 - 9. В стеклянный реактор с внутренним диаметром 28мм, снабженный электрообогревом и термопарой, загружают катализатор (гидроксид калия, нанесенный на твердый носитель), содержащий 30мас.% KOH. После разогрева катализатора в токе аммиака до заданной температуры в зону испарения подают адиподинитрил и газообразный аммиак в определенном соотношении. В реакторе при температуре 245 340°C происходит циклизация адиподинитрила в имин. Выходящую из реактора парогазовую смесь охлаждают в сепараторе, где поддерживают температуру 50 - 120°C. При этом происходит десорбция аммиака. Продукт реакции - имин - в виде суспензии в адиподинитриле направляют в приемник, где охлаждают до комнатной температуры. Выпавшие кристаллы целевого продукта отделяют и подвергают перекристаллизации из изопропилового спирта при температуре кипения раствора. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры, выпавшие кристаллы промывают изопропиловым спиртом и сушат в токе азота. Получают имин с температурой плавления 147 - 148,5°C. Проба имина на чистоту методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) выдерживает испытания (пластинки "Silufol" UV254 фирмы "Kavaller", Чехо-Словакия; хроматография восходящая; растворитель для камеры - смесь бензол - ацетонитрил (2 : 5). Результаты осуществления примеров 1 - 9 представлены в табл.2. Примеры 10 - 17. Способ осуществляют в условиях примеров 1 - 9, но вместо адиподинитрила используют маточный раствор после отделения сырых кристаллов имина. Результаты осуществления примеров представлены в табл.3. Примеры 18 - 20. Способ осуществляют в условиях примеров 1 - 9, но вместо адиподинитрила используют его смесь с маточным раствором после отделения кристаллов имина. Результаты осуществления примеров представлены в табл.4. Как следует из приведенных примеров предлагаемый способ позволяет получать 1-циан-2имимоциклопентан, используя в качестве сырья для циклизации адиподинитрил или его смесь с маточным раствором, полученным после отделения кристаллов имина-сырца. При этом данные примеров свидетельствуют о том, что выход целевого продукта не зависит от соотношения исходного адиподинитрила и маточного раствора. Приведенные примеры подтверждают возможность достижения технического результата, предлагаемого заявляемым изобретением. В результате получают полезный продукт - 1-циан-2-иминоциклопентан, соответствующий требованиям потребителя для приготовления лекарственного препарата "амиридин" (соответствует ТУ-113 - 05 - 100 - 7 - 88 с изменениями №1, 2 и 3). Выход целевого продукта близок к 100%. Образцы имина, полученные заявляемым способом, были переработаны в лекарственный препарат Амиридин (субстанция). Качество полученной субстанции Амиридина полностью соответствует требованиям фармакопейной статьи ВФС 42 - 1832 - 88. Следовательно, заявляемый способ получения 1-циан-2-иминоциклопентана соответствует требованиям промышленной применимости.