PROCESS FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF QUINOLINE SALTS

Abstract: 1. A process for the continuous production of choline chloride by reaction of trimethylamine, ethylene oxide and hydrochloric acid, wherein trimethylamine, ethylene oxide and hydrochloric acid or hydrogen chloride are continuously mixed with one another and reacted in the presence of water at a pH from above 9 to 12 and at from 50 to 808C.

Description: Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salzen des Cholins Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salzen des Cholins durch Vermischung von Trimethylamin, Ethylenoxid und einer Säure und Umsetzung in Gegenwart von Wasser bei einem ph oberhalb 9 bis 12 und einer Temperatur von 50 bis 80 C. Es ist aus Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band 11/2, Seite 610 bekannt, dass man tertiäre Amine mit Ethylenoxid in Gegenwart von Wasser zu Cholin umsetzen kann. Weitere Varianten der Synthese beschreibt die DD-Patentschrift 99 569. Einige Verfahren stellen die Salze, im allgemeinen Cholinchlorid, her, z.B. durch Umsetzung von Tri methylamwoniumchlorid mit Ethylenoxid oder von Ethylenoxid, Trimethylamin und Salzsäure. Im allgemeinen wird bei erhöhter Temperatur und im alkalischen pH-Bereich gearbeitet. Die Hauptreaktion läuft nach folgendem Schema ab: EMI1.1 Als Nebenreaktion tritt häufig Chlorhydrin auf, das sich durch Reaktion von HCl und Ethylenoxid bildet. Ein Gehalt von Chlorhydrin macht das Cholinsalz für die meisten Anwen- dungen ungeeignet. Daneben wird fast immer Etherbilcg beobachtet, die wegen der Toxizität des Chlorhydrins unter drückt werden muss. Glykol und Polyglykole wurden gleichfalls bei der Synthese von Cholinsalzen als Nebenprodukte beobachtet. Schliesslich zeigt das Cholin selbst im stark al kalischen Bereich eine deutliche Zersetzungstendenz, was äusserlich durch Gelbfärbung der Reaktionslösung Cholinchlorid bei längerem Stehen zu erkennen ist. Die Wärmeentwicklung der Reaktion ist so stark, dass Nebenproduktbildung (z.B. Glykolbildung) begünstigt wird. Schon Spuren von Verunreinigungen in der Salzsäure oder im Trimethylamin können Nebenreaktionen auslösen. MineralsäWren beschleunigen die Bildung von Glykol, das Trocknungsprobleme liefert. Trimethylamin überschuss stört durch seinen Fischgeruch die Weiterverarbeitung des Cholins. überschüssiges Trimethylammoniumchlorid kann die Verwendung des Cholins als Futtermittel erheblich behindern. Die Zersetzungstendenz der Cholinbase steigt mit zunehmender Konzentration und Temperatur, Die Synthesen waren bisher fast ausschliesslich diskontinuierlich. DD-PS 99 569 beschreibt auch eine kontinuierliche Umsetzung: 1. Stufe Trimethylamin und Salzsäure zu Trimethylammoniumchlorid; 2. Stufe Tetramethylammoniumchlorid und Ethylenoxid zu Cholinchlorid. Die Ausgangsstoffe müssen sehr rein sein und Reaktionszeiten bis zu 120 Minuten werden benötigt. Um vorgenannte Schwierigkeiten zu verringern, schlägt die DD-PS ein weiteres Kontinueverfahren vor, bei dem in einer 1. Stufe aus Ethylenoxid und einem grossen überschuss wäMri- gem Trimethylamin zunächst Cholinbase hergestellt wird, dann in einer 2. Stufe vorzugsweise eine teilweise Neutralisation der Cholinbase mit Salzsäure vorgenommen wird, in einer 3. Stufe das noch in der Lösung vorhandene überschüssige Trimethylamin mit einem Überschuss Ethylenoxid praktisch restlos zur Cholinbase umgesetzt wird, die im An- schluss daran sofort (Stufe 4) mit Salzsäure neutralisiert wird. In allen 4 Stufen sind eine Reihe von Parametern zu beobachter:, z.B. Temperatur, Druck, Verweilzeit, Konzentra tionsver-=ltnis, pH. Alle diese Verfahren sini im Hinblick auf einfachen und wirtschaftlichen Betrieb und teilweise auf Ausbeute und Reinheit unbefriedigend. Es wurde nun gefunden, dass man Salze des Cholins durch Umsetzung von Trimethylamin, Ethylenoxid und einer Säure kontinuierlich vorteilhaft herstellt, wenn man Trimethylamin, Ethylenoxid und eine Säure kontinuierlich miteinander vermischt und in Gegenwart von Wasser bei pH-Werten oberhalb 9 bis 12 und einer. Temperatur von 50 bis 800C umsetzt. Die Umsetzung kann für den Fall der Verwendung von Salzsäure durch das folgende Formelschema wiedergegeben werden: EMI3.1 Im Hinblick auf die bekannten Verfahren liefert das Verfahren nach der Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege Cholinsalze in teilweise besserer Ausbeute und Reinheit. Eine Umsetzung in Stufen ist nicht notwendig. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Cholinsalz ist praktisch frei von Chlorhydrin und anderen Nebenprodukten und in der Regel ohne weitere Reinigung einsetzbar. Alle diese vorteilhaften Ergebnisse sind im Hinblick auf den Stand der Technik überraschend. Man kann die 3 Ausgangsstoffe im Überschuss jedes Ausgangsstoffes zum anderen oder vorteilhaft in einer Menge von 1 bis 1,10, bevorzugt 1 Mol Ethylenoxid oder 0,95 bis 1, bevorzugt 1 Aquivalent Säure je Mol Trimethylamin, umsetzen. Wasser wird zweckmässig in einer Menge von 10 % bis 50 %, insbesondere von 20 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf die Ge wichtsmenge Säure, verwendet. Es ist dabei gleichgültig, ob man das Wasser als solches dem Ausgangsgemisch zuführt oder zusammen mit Säure bzw. Trimethylamin. Trimethylamin wird entweder gasförmig oder als wässrige, zweckmässig 40 bis 45-ge wichtsprozentige Lösung verwendet. Ethylenoxid wird vorteilhaft gasförmig zur Reaktion¯geLracht. Als Als Säure wird zweckmässig eine anorganische Säure verwendet. Anstelle einbasischer Säuren können auch äquivalente Mengen mehrbasischer Säuren zur Anwendung gelangen. Beispielsweise sind folgende Säuren geeignet: Bromwasserstoff, Jodwasserstoff, Perchlorsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, salpetrige Säure, Salpetersäure; bevorzugt ist Salzsäure bzw. Chlorwasserstoff und Kohlensäure. Die Umsetzung wird bei einer Temperatur von 50 bis 80 C, zweckmässig 65 bis 800C, insbesondere 65 bis 760C, drucklos oder unter Druck durchgeführt. Der pH-Wert wird mit Hilfe einer Glaselektrode gemessen. Die Umsetzung der 3 Reaktan ten Trimethylamin, Ethylenoxid und Salzsäure erfolgt bei pH-Werten oberhalb 9 bis 12, zweckmässig 9,1 bis 12, vor teilhaft 9,5 bis 11,5, vorzugsweise 10 bis 11,5. Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Gleich zeit' werden kontinuierlich Trimethylamin, Ethylenoxid und Säure zusammen mit Wasser in einen Kontinuereaktor, z.B. Rohrreaktor, eingegeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden unter Rühren der Chlorwasserstoff als konzentrierte Salzsäure und Trimethylamin und Ethylenoxid gasförmig in den Reaktor so kontinuierlich eingeführt, dass die Eingabe unter der Oberfläche des Ausgangsgemischs bzw. Reaktionsgemischs erfolgt. Die Verweilzeit des Reaktions- gemischs beträgt im Reaktor 60 bis 300 Minuten. Die nach dem Verfahren der Herstellung herstellbaren Cholinsalze sind wertvolle Ausgangsstoffe für Pharmazeutika und Futtermittel. Bezüglich der Verwendung verweisen wir auf vorgenannte Druckschriften. Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile. Beispiel 1 In einen Reaktor werden stündlich 123,7 Teile 29,5-gewichtsprozentige HC1, 61,95 Teile Trimethylamin und 48,4 Teile Ethylenoxid aus getrennten Behältern gleichzeitig und kontinuierlich unter die Oberfläche des Ausgangsgemischs eingebracht. Die Temperatur wird bei 70 bis 750C gehalten. Der pH-Wert wird im Bereich von 10 bis 10,5 gehalten. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt 240 Minuten. Das Reaktionsgut wird zur Entfernung von Spuren Trimethylamin bzw. Ethylenoxid in einer Rieselkolonne im Gegenstrom mit Stickstoff ausgeblasen. Man erhält stündlich 225 Teile einer wasserhellen 60-gewichtsprozentigen Cholinchloridlösung (96 % der Theorie, bezogen auf Trimethylamin) mit einem Cholinchlorid vom Fp 247 C (Zers.). Beispiel 2 In einen Reaktor werden stündlich 22 Teile Kohlendioxid, 59 Teile Trimethylamin und 22 Teile Ethylenoxid aus getrennten Behältern gleicnzeitig und kontinuierlich unter die Oberfläche des Ausgangsgemischs eingebracht. Die Temperatur wird bei 70 bis 75 C gehalten. Der pH-Wert wird im Bereich von 9,5 bis 10 gehalten. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt 240 Minuten. Das Reaktionsgut wird zur Entfernung von Spuren Trimethylamin bzw. Ethylenoxid in einer Rieselkolonne im Gegenstrom mit Stickstoff ausgeblasen. Man er hält stündlich 101 Teile einer farblosen 60-gewichtsprozenti- gen Cholinhydrogencarbonatlösung (96 % der Theorie, bezogen auf Trimethylamin) mit eine Cholinsalz vom nD25 = 1,4819.

Claims: Patentanspruch Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salzen des Cholins durch Umsetzung von Trimethylamin, Ethylenoxid und einer Säure, dadurch gekennzeichnet, dass man Trimethylamin, Ethylenoxid und eine Säure kontinuierlich miteinander vermischt und in Gegenwart von Wasser bei pH-Werten oberhalb 9 bis 12 und einer Temperatur von 50 bis 800C umsetzt.

Inventors: DISTLER, HARRY, DR., SCHNEIDER, ROLF, DR., WULZ, KLAUS, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C07C91