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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dioxolanen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dioxolanen aus mehrwertigen Alkoholen und Ketonen in Gegenwart von sauren Ionenaustauschern als Katalysatoren.
Es ist bekannt, dass mehrwertige Alkohole mit Ketonen in Gegenwart von Festsäuren Dioxolane bilden.
Festsäuren dieser Art sind insbesondere die in der Tecknik als kationenaustauschende Mittel verwendbaren Stoffe, die auf Kunstharzbasis hergestellt werden.
Die aus der Literatur bekannten technischen Verfahren zur Herstellung von Dioxolanen arbeiten ausnahmslos diskontinuierlich. Hiebei wird so verfahren, dass man das Alkohol-Keton-Gemisch chargenweise unter Verwendung von sauren Ionenaustauschern als Katalysatoren bei Temperaturen von 60 bis 1000 C, gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln, umsetzt, nach beendeter Reaktion den Ionenaustauscher entfernt und das entstandene Dioxolan destillativ abtrennt.
Der diskontinuierlichen Herstellung stehen aber die Nachteile entgegen, dass man nach jedem Durchsatz die als Katalysator verwendete Festsäure abtrennen, mit organischen Lösungsmitteln waschen und mit verdünnten Mineralsäuren aktivieren muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dioxolanen zu entwickeln, das die oben geschilderten Mängel nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss in der Weise gelöst, dass man ein Gemisch aus mehrwertigen Alkoholen und Ketonen in einem Molverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 4, gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln, kontinuierlich durch eine mit sauren Ionenaustauschern gefüllte undbeheizbareaustauscher- säule hindurchleitet, die entstandenen Dioxolane abtrennt und die nichtumgesetzten Produkte im Kreislauf führt.
Das Verfahren wird zweckmässig so durchgeführt, dass man zur kontinuierlichen Herstellung der entsprechenden Dioxolane ein System von zwei oder mehr beheizbaren Austauschersäulen benutzt, die wechselseitig betrieben werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass die Kondensation bereits bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen durchführbar ist. In den meisten Fällen genügen Temperaturen von 50 bis 100 C Darüber hinaus entfällt die bei den diskontinuierlichen Verfahren unbedingt erforderliche Abtrennung des Katalysators.
Die Umsetzung kann drucklos oder unter Druck vorgenommen werden, wobei auch die Anwesenheit von Verdünnungsmitteln, wie z. B. Benzol, Hexan oder Cyclohexan, von Vorteil sein kann.
Beispiel 1 : Ein Gemisch aus 3600 Gew.-Teilen Hexantriol und 3950 Gew. -Teilen Cyc1ohexanon leitet man durch eine von aussen beheizte mit 250 Gew.-Teilen Wofatit P gefüllte Austauschersäule hindurch. Die Reaktionstemperatur wird hiebei auf 65 C gehalten.
Das anfallende Reaktionsgemisch wird anschliessend im Vakuum destilliert, wobei bei einem Siedepunkt von 153 bis 156 C bei 13 mm Hg 2375 Gew.-Teile des gewünschten Dioxolans erhalten werden, was einer Ausbeute von 41% entspricht. Die bei der Destillation anfallenden nicht umgesetzten Produkte werden in den Kreisaluf zurückgeführt.
Beispiel 2 : Ein Gemisch, bestehend aus 2530 Gew.-Teilen Glycerin, 1628 Gew.-TeilenCyclohexanon und 1500 Gew.-Teilen Benzol, wird bei einer Reaktionstemperatur von 70 C durch eine mit 77 Gew.-Teilen Wofatit KPS 200 gefüllte Austauschersäule geleitet. Aus dem anfallenden Reaktionsgemisch wird das 2-Cyc1ohexanyl-4-methylol-I, 3-dioxolan durch Vakuumdestillation abgetrennt und die hierbei anfallenden
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erhält man ein Reaktionsgemisch, aus dem man durch Destillation im Vakuum von 11 mm Hg bei einem Siedepunkt von 118 bis 122 C 1880 Gew.-Teile des gewünschten Dioxolans erhält, entsprechend einer Ausbeute von 72%.
Beispiel 4 : Ein Gemisch aus 2485 Gew.-Teilen Glycerin, 2400 Gew.-Teilen Aceton, 1850 Gew.-Teilen Benzol und 1450 Gew.-Teilen n-Hexan wird durch eine mit 130 Gew.-Teilen Wofatit P gefüllte und von aussen beheizbare Austauschersäule bei einer Reaktionstemperatur von 58 C hindurchgeleitet.
Unter Abspaltung von insgesamt 700 Gew.-Teilen Wasser-Aceton-Gemisch erhält man ein Reaktiongemisch, aus dem bei 12 mm Hg und einer Temperatur von 81 bis 83 C 2850 Gew. - Teile 2, 2-Dimethyl- 4-methylol-1, 3-dioxolan erhalten werden. Die bei der Destillation anfallenden nichtumgesetzten Produkte werden in den Kreislauf zurückgeführt.