CH210835A - Verfahren zur Hydratisierung von Vinylacetylen. - Google Patents

Verfahren zur Hydratisierung von Vinylacetylen.

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CH210835A
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Description


  Verfahren zur     Hydratisierung    von     Vinylacetylen.       Bei der     Hydratisierung    von     Vinylacetylen     entsteht, wie wir festgestellt haben,     Butanol-          (1)-on-(3)    und     ,B,ss'-Diketobutyläther        (schweiz.     Patent Nr.     \?07997).    Die Reaktion geht so vor  sich, dass     Vinylacetylen    mit sauren Metall  katalysatoren, vornehmlich Quecksilberkata  lysatoren und Säuren, vornehmlich Schwefel  säure, in     wässrigem    Medium in Berührung  gebracht wird.

   Wir haben nun gefunden, dass  sich diese Verbindungen und auch das schon  länger bekannte     Hydratisierungsprodukt    des       Vinylacetylens,        Buten-(1)-an-(3),    besonders  vorteilhaft herstellen lassen, wenn der Gehalt  der     Katalysatorflüssigkeit    an Säure so nieder  wie möglich, mindestens unter 10 %, gehalten  wird; die günstigsten Konzentrationen fanden  wir zwischen 0,5 und     5%.    Diese Massnahme  erlaubt,     Butanol-(1)-on-(3)    in der Reaktions  flüssigkeit anzureichern.

   Dadurch wird die       Reaktionsfähigkeit    dieser     verdünnten    .Säure  lösung so gesteigert,     .dass    die     Umsetzungs-          7eschwindigkeit    einer konzentrierten iSäure-    Lösung leicht erreicht und die bei Anwen  dung höherer     Säurekonzentration    auftreten  den Nebenreaktionen     unterdrückt    werden.  



  Die Reaktion kann in verschiedener Weise  ausgeführt werden.     Vorteilhaft    ist die konti  nuierliche Arbeitsweise,     wobei    die Reaktions  produkte und der verbrauchte Katalysator  kontinuierlich abgezogen und der Katalysator  kontinuierlich ergänzt werden. Anwendung  von Druck ist möglich; schon durch Er  höhung der     Flüssigkeitssäule    erreicht man  beispielsweise eine     Leistungssteigerung.     



  Die Reaktion wird für .die Herstellung  von     Butanol-(1)-on-(3)    oder     Buten-(1)-on-(3)     in gleicher Weise eingeleitet. Man führt in  die Reaktionslösung so lange     Vinylacetylen     ein, bis die optimale     Leistung        des    Katalysa  tors erreicht ist. Man kann natürlich auch  von einer vorhergehenden Charge eine bereits       Butanol-(1)-on-(3)-haltige        Katalysatorlösung     einlegen.

   Die     Reaktionstemperatur    wird  zweckmässig so hoch gewählt,     .dass    die Reak-           tionswärme    durch verdampfende Reaktions  flüssigkeit und einen     Rückflusskühler    ab  geführt werden kann. Statt     Butanol-(1)-          on-(3)    kann man als Zusatz auch     Buten-(1)-          on-(3)    oder     ss,ss'-Diketobutyläther    wählen, da  diese Verbindungen in saurer, wässriger  Lösung mit     Butanol-(1)-on-(3)    ein Gleich  gewicht bilden.

   Wünscht man     Butanol-(1)-          on-(3)    zu isolieren, dann zieht man nach Er  reichung der gewünschten Konzentration und  der günstigsten     Reaktionsbedingungen,    deren  Einstellung beispielsweise mit Hilfe ein  gebauter Strömungsmesser leicht zu erkennen  ist, die     Hydratisierungsprodukte    zusammen  mit verbrauchter Reaktionsflüssigkeit ab,  während man durch entsprechende Kühlvor  richtungen Sorge trägt, dass     Buten-(1)-on-(3)     aus dem Reaktionssystem nicht     entweichen     kann. Der verbrauchte Katalysator wird kon  tinuierlich ergänzt, die Konzentration an       Hydratisierungsprodukten    kann sehr     hoch,     z.

   B. bis zu<B>70%,</B> getrieben werden. Bei den  höheren Konzentrationen entsteht in beträcht  licher     DZenge        ss,,B'-1)i1etobutyläther,    der     ebenso     leicht wie     Butanol-(1)-on-(3)    zu     Buten-(1)-          on-(3)    sich spalten lässt; man kann auch durch  Verdünnen mit Wasser das Gleichgewicht  zugunsten des     Butanol-(1)-on-(3)    verschieben.  Vom verbrauchten     Quecksilberkatalysator     fällt der grösste Teil als     Regulus    an.

   Die so  gewonnene Lösung von     Hydratisierungspro-          dukten    kann nach sorgfältigem Neutralisieren  destilliert werden und liefert reines     Butanol-          (1)-on-(3)    neben     fl,ss'-Dihetobutyläther;    durch  Extrahieren oder     Aussahen    können diese  Produkte sowohl aus neutraler als auch  saurer oder     schwach    alkalischer Lösung ge  wonnen werden.     Buten-(1)-on-(3)    wird nur  in geringer Menge erhalten.  



  Destilliert man die aus dem Reaktions  system kontinuierlich abgezogene Lösung der       Hydratisierungsprodukte    ohne Neutralisa  tion, dann erhält man als einziges Reaktions  produkt in praktisch quantitativer Ausbeute       Buten-(1)-on-(3);    man kann die Reaktions  lösung mit ähnlichem Ergebnis vor der  Destillation auch alkalisch stellen. Die bei  der Destillation hinterbleibende Katalysator-         lösung    kann ergänzt und erneut benützt wer  den.  



  Eine andere Ausführung der Reaktion be  steht darin, dass nach Erreichung der opti  malen Leistung der     Katalysatorflüssigkeit          Buten-(1)-on-(3)    als binäres Gemisch mit  Wasser     abdestilliert    wird in dem Masse, wie  sieh     Butanol-(1)-on-(3)    nachbildet.  



  Die Katalysatoren können variiert werden  durch Zusätze von Silber-, Eisensalzen, sau  ren Salzen, oxydierend wirkenden Verbin  dungen und andern, wie sie beispielsweise bei  der Durchführung der     Acetylenhydratisie-          rung    gebräuchlich sind. Die Leistung der       Katalysatorlösung    kann durch Durchtreiben  überschüssigen     Vinylacetylens    gesteigert. wer  den, wobei nicht     umgesetztes        Vinylacetylen     beispielsweise mit Hilfe eines Gebläses wie  der in das     Reaktionssystem    zurückgeführt  wird.

   Bei Verwendung von weniger reinem  oder     verdünntem        Vinylacetylen    empfiehlt es  sich, auf möglichst vollständigen Umsatz     hin-          zuarbeiten,    wie sich ganz allgemein das Ver  fahren dem jeweiligen Reinheitsgrad des       Viny        lacetylens    anpassen lässt.

   So kann man       beispielsweise    auch acetylenhaltiges     Vinyl-          acetylen    in der Weise umarbeiten, dass die       Hydratisierungsprodukte    des     Viny        lacetylens     in der     Reaktionsflüssigkeit    verbleiben, wäh  rend     Acetaldehyd    im Masse seiner Entstehung  aus dem System ausgetragen wird.  



  Die     bauptsäehlichsten        Vorteile    des Ver  fahrens lassen sich etwa wie folgt nennen.  



  1. Hohe Leistung der     Katalysatorflüssig-          keit.    Man erreicht mit     Quecksilber-    und  Säurekonzentrationen, die einen     Bruchteil    der  bisher üblichen betragen, gleich grosse und       grössere    Umsätze; der     Katalysatoraufwand    ist       entsprecbend    geringer.  



       ?.    Infolge der geringen Säure- und     Kata-          ly6atorkonzentration    fallen Nebenprodukte,  wie     Diaeetyl,    unverwertbares Harz und an  dere kaum an, die     Hydratisierung    verläuft  vielmehr eindeutig mit nahezu 100% der  Theorie im gewünschten Sinne.  



  3. Die Reaktionstemperatur kann ohne Bil  dung von Nebenprodukten höher, z. B. beim  Arbeiten unter Atmosphärendruck nahe am           Siedepunkt    des Wassers, gehalten werden;       man    erreicht so eine beträchtliche     Lei6tungs-          und    Umsatzsteigerung. Gleichzeitig wird da  durch die Abführung der     Reaktionswärme     in einfacher Weise ermöglicht, indem die ent  sprechende Menge Wasser und Reaktionspro  dukt verdampfen und nach erfolgter Konden  sation ganz oder teilweise in den Reaktions  raum zurückgeführt werden. Die Reaktions  temperatur bleibt auf diese Art     automatisch          konstänt.     



  4. Einfache     Katalysatorrückgewinnung     infolge des geringen Anfalles von Nebenpro  dukten und harzartigen Substanzen.  



  In     nachstehenden    Beispielen sind die  Mengen in Gewichtsteilen angegeben.  <I>Beispiel 1:</I>  In eine     Katalysatorlösung    aus 18 Teilen  Quecksilberoxyd, 21 Teilen konzentrierter  Schwefelsäure und 1061 Teilen Wasser wird  bei<B>90'</B> C     Vinylacetylen        eingeleitet,    wobei  man für gute     Durchmischung    :Sorge trägt  und durch     Rückflusskühlung    ein     Entweichen     der Reaktionsprodukte verhindert. Die Reak  tion setzt zunächst schwach ein, um mit stei  gender     Butanol-(1)-on-(3)-Konzentration    sieh  zu vervielfachen.

   Das Einleiten des     Vinyl-          acetylens    wird so .geregelt, dass annähernd  quantitativer Umsatz erfolgt. Der Katalysa  tor ist bei Verwendung von     technischem          Vinylaeetylen    gewöhnlich verbraucht, wenn  etwa 280 Teile     Vinylacetylen    hydratisiert  sind, bei Verwendung von reinerem     Vinyl--          acetylen    werden wesentlich grössere     Umsätze     erzielt.

   Nach Erlahmung des Katalysators  wird der     Quecksilberregulus    abgetrennt, die  saure Lösung wird sorgfältig neutralisiert  und hierauf der Vakuumdestillation unter  worfen, wobei man     Butanol-(1)-on-(3)    und       ss,ss'-Diketobutyläther    erhält.

   Aus einer Lö  sung, die<B>1-6%</B>     Vinylacetylen    in Form seiner       Hydratisierungsprodukte    enthält, gewinnt  man etwa 75 55 der Substanz als     Butanol-(1)-          on-(3),    2,3 % als     ss,ss'-Diketobutyläther    und       2/'o    als     Buten-(1)-on-(3).    Die     Ausbeute    an       Hydratisierungsprodukten    beträgt<B>98%</B> der  Theorie.

   Diese     Produkte    lassen     sich    durch    Destillation mit katalytischen Mengen     ver-          dünnter    Säuren oder basisch     wirkender     Stoffe zu     Buten-,(1)-on-(3)    spalten.     Butanol-          (1)-on-(3)    hat den     Kpo"    : 38  ,     Kpil    : 73  ;

         ss,ss'-Diketobutyläther        Kpo"    : 82  ,     Kplo"    :123  ,  Schmelzpunkt:<B>+,6'.</B>    <I>Beispiel 2:</I>    Die     Hydratisierung    des     Vinylacetylens     wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1  vorgenommen.

   Durch     unmittelbare        Destilla-          tionder    anfallenden sauren     Hydratisierungs-          lösung    wird     Buten-(1)-on-(3)    in praktisch  quantitativer     Ausbeute    in wasserhaltiger  Form isoliert; bei sorgfältiger     Fraktionierung     fällt es als binäres Gemisch mit     Wasser    vom       Kp71o    :72,5   an.

   Dieses     Tiefsiedegemisch    hat  einen Gehalt von 88 %     Keton.    Das wasser  freie     Keton    gewinnt man durch     Entfernung     ,des Wassers mit den bekannten Trocken  mitteln, besser jedoch -     wie    wir fanden   ,durch     Abscheidung    des Wassers mit Hilfe  von     wasserschwerlöslichen    organischen Sub  stanzen, wie z.

   B.     Vinylacetylen,    Äther,     Me-          thylenchlorid,        Penten    und ähnlichen, und  nachfolgender Abtrennung durch Destilla  tion, so dass sich     beispielsweise.    folgende  Arbeitsweise ergibt.  



  100 Teile einer Lösung von 80 Teilen       Buten-(1)-on-(3)    und 20 Teilen Wasser wer  den mit 200 Teilen     14Zethylenchlorid    gemischt,  wobei zwei Schichten sich bilden. Die     untere          Buten    - (1) - an - (3) -     haltige        Methylenchlorid-          schicht    wird abgezogen und ergibt nach Ab  treiben des     Methylenchlorids    und einer klei  nen Menge     wässrigem        Buten-(1)-on-(3)    einen  wasserfreien     Rückstand    von reinem     Buten-          (1)-on-(3)

  .    Das wasserfreie     Buten-(1)-on-(3)     hat den     Kp"o    : 78,5  . In der wässerigen  Schicht bleibt etwas     Buten-(1)-on-(3),    das  durch Auswaschen mit     Methylenchlorid     extrahiert werden kann oder durch Destilla  tion sich zum binären     Gemisch    anreichern  lässt. Diese     Ausschüttelung    kann natürlich  auch als kontinuierliches Waschverfahren in  an sich bekannter Weise durchgeführt wer  den.

             Beispiel   <I>3:</I>       Vinylaeetylen    wird in eine wässerige       Kataly    Batorlösung eingeleitet, die auf l00  Teile     etwa.    40 Teile     Butanol-(1)-on-(    3),  1,5 Teile     Seli-#cefelsäure    und 0,3 Teile     Queck-          silberoxyd    enthält. Diese Lösung wird im  Sieden gehalten; mittels     Rückflusskühler    ver  hindert man ein     Entweichen    von     Buten-(1)-          on-(3)    und Wasser.

   Je Liter     Reaktionsraum     werden in der Stunde etwa     100        ö    einer Lö  sung zugeführt, die ? g     Queelzsilberoxyd    und       ?,5'    g     Schwefelsäure    enthält. Das     Viny        lace-          tylen    wird so eingeleitet, dass es     möglichst;     vollständig     umgesetzt    wird. Gleichzeitig  wird laufend     Real.:#tioiilösung    abgezogen: sie  enthält     etwa.    40 Teile     Hydratisierungspro-          dukte.     



  Der Reaktionsraum kann verschieden aus  gestaltet, beispielsweise unterteilt sein, so dass  das     Vinylacetylen    die einzelnen Reaktions  kammern im Gegenstrom durchstreicht.. Dem  Zusatzkatalysator kann man Reaktionspro  dukt     beimischen.    Temperatur, Katalysator  menge und     -konzentration,    die Menge de,  eingeleiteten     Vinylacetylens.    können variiert;  werden. Wichtig ist, die Konzentration der       Hydratisierungsprodukte    in der Reaktions  lösung in einer solchen Höhe aufrecht zu er  halten, dass die     Vinylacetylenaufnalime    sieb  nicht verlangsamt.

   Die abgezogene Reak  tionslösung kann beliebig nach Beispiel 1  oder ? aufgearbeitet werden; sie kann     aueli     nach     Neutralstellen    der katalytischen Hydrie  rung unterworfen werden, wobei man in der  Hauptsache     1,3-Butylenglyl:ol    und       oxy        butyäther    erhält, die sich beide zu     Buta-          dien    spalten lassen. Daneben fällt eine ge  ringe Menge     Butanol-(?)    an.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Hy dratisierung von Vinyl- acetylen mit sauren Metallkatalysatoren, da durch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Säure in der Reaktionsflüssigkeit unter <B>10</B> ö gehalten wird. L: N TER AN SPRü CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydratisierung in Gegenwart von Butanol-(1)-on-(3) durchgeführt wird.
    ?. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die. Reaktionswärme durch Verdamp fen von Reaktionsflüssigkeit abgeführt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnene Reaktionslösung genau neutralisiert und daraus die Reaktions produkte durch Destillation abgeschieden werden. d.. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die Reaktionslösung im nicht neu tralen Zustund der Destillation unterwor fen wird. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 4, dadurch ge kennzeichnet. dass die Reaktionslösung in saurem Zustand der Destillation unterwor fen wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Reaktionslösung in alkalischem Zustand der Destillation unterworfen wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt in wasserhaltiger Form durch azeotrope Destillation aus der Reaktionslösung aus geschieden wird. B.
    Verfahren nach Patentanspruch und den Unteranspriiehen 1, 4 und 7, dadurch ge kennzeichnet, dass man aus dem wasser haltigen Reaktionsprodukt durch Zusatz eines in Wasser schwer löslichen Lösungs mittels für das Reaktionsprodukt das Wasser zur Abscheidung bringt.
CH210835D 1938-02-04 1938-09-24 Verfahren zur Hydratisierung von Vinylacetylen. CH210835A (de)

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