CH653003A5 - Process for the preparation of carboxylated organic compounds - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invenzione concerne un procedimento per la preparazione di composti organici carbossilati. The present invention relates to a process for the preparation of carboxylated organic compounds.
In particolare l'invenzione riguarda un procedimento per-la preparazione di acidi carbossilici e/o loro esteri e sali alcalini. In particular, the invention relates to a process for the preparation of carboxylic acids and / or their esters and alkaline salts.
Più precisamente ancora l'invenzione si riferisce a un procedimento per la preparazione di composti organici carbossilati acidi, sali carbossilici e/o loro esteri e sali alcalini, mediante sintesi dai corrispondenti alogenuri organici e ossido di carbonio in presenza di un sistema catalitico a base di complessi car-bonilici del cobalto. More precisely, the invention relates to a process for the preparation of acidic carboxylated organic compounds, carboxylic salts and / or their esters and alkaline salts, by synthesis from the corresponding organic halides and carbon oxide in the presence of a catalytic system based on carbonyl complexes of cobalt.
Dai sali alcalini e/o dagli esteri l'acido è facilmente ottenibile per acidificazione, idrolisi ecc. secondo metodi convenzionali. From alkaline salts and / or esters the acid is easily obtainable by acidification, hydrolysis etc. according to conventional methods.
Ai composti organici carbossilati ottenuti è attribuibile la formula generale (1) della rivendicazione 1 in cui R rappresenta un gruppo idrocarbilico avente fino ali atomi di carbonio scelto tra i radicali alifatici, aliciclici, aril-ed eteroaril-alchilici e R' rappresenta un atomo di idrogeno o un gruppo alchilico avente fino a 8 atomi di carbonio. The general formula (1) of claim 1 wherein R represents a hydrocarbyl group having up to carbon atoms selected from the aliphatic, alicyclic, aryl-and heteroaryl-alkyl radicals and R 'represents an atom of hydrogen or an alkyl group having up to 8 carbon atoms.
Detti gruppi possono a loro volta essere sostituiti da gruppi inerti alle condizioni di reazione; gruppi compatibili sono, per esempio i gruppi alchilici, arilici, eterei, tioeterei, nitrilici, esterei, alogeni, ammidici, chetonici, ecc. Said groups can in turn be replaced by groups inert under the reaction conditions; compatible groups are, for example, alkyl, aryl, ethereal, thioether, nitrile, ester, halogen, amide, ketone groups, etc.
I gruppi R etero-aril-alchilici possono contenere atomi di O, N} S. The hetero-aryl-alkyl R groups can contain atoms of O, N} S.
I composti carbossilati ottenuti, acidi ed esteri o sali alca5 The obtained carboxylate compounds, acids and esters or alkali salts5
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lini, rappresentano interessanti prodotti aventi utili impieghi in un ampio spettro applicativo industriale. Essi infatti rappresentano attivi intermedi per sintesi organiche in generale con particolari possibilità nel campo della chimica fine, fitofarmaci, farmaceutici, ecc. Applicazioni convenzionali possibili sono rappresentate dai solventi (esteri), plastificanti (esteri) per materiali plastici sintetici e naturali, agenti tensioattivi, ecc. linens, represent interesting products having useful uses in a wide industrial application spectrum. In fact, they represent intermediates for organic syntheses in general with particular possibilities in the field of fine chemicals, pesticides, pharmaceuticals, etc. Conventional possible applications are represented by solvents (esters), plasticizers (esters) for synthetic and natural plastic materials, surfactants, etc.
Per esempio, gli esteri dell'acido malonico trovano impiego come intermedi in campo farmaceutico (barbiturici) e degli aromatizzanti. Gli esteri dell'acido fenilacetico, ottenuti secondo la presente invenzione, trovano precisa e importante applicazione nel campo dei profumi (fenilacetato di feniletile, fenilacetato di benzile, ecc.). Ovvero l'acido corrispondente (acido fenilacetico) viene impiegato nel campo degli antiparassitari, come l'estere etilico dell'acido dimetil-ditiofosforil-fenilacetico noto sotto il nome commerciale di CIDIAL, e in campo farmaceutico (penicilline). For example, the esters of malonic acid are used as intermediates in the pharmaceutical field (barbiturates) and flavoring agents. The esters of phenylacetic acid, obtained according to the present invention, find precise and important application in the field of perfumes (phenylethyl phenylacetate, benzyl phenylacetate, etc.). That is, the corresponding acid (phenylacetic acid) is used in the field of pesticides, such as the ethyl ester of dimethyl-dithiophosphoryl-phenylacetic acid known under the trade name of CIDIAL, and in the pharmaceutical field (penicillins).
L'acido alfa-tienilacetico trova a sua volta impiego nella preparazione di composti protettori delle colture vegetali (grano, cereali) contro i danni da erbicidi, ovvero nella preparazione di farmaceutici, come antibiotici in genere, per esempio della cefalotina che è il sale sodico dell'acido 7-(tiofene-2-acet-amido)-cefalosporanico. The alpha-thienylacetic acid is in turn used in the preparation of protective compounds of vegetable crops (wheat, cereals) against damage from herbicides, or in the preparation of pharmaceuticals, such as antibiotics in general, for example cephalothin which is the sodium salt of 7- (thiophene-2-acet-starch) -cephalosporanic acid.
Sono noti pertanto diversi metodi per la preparazione sintetica degli acidi e/o esteri e sali della presente invenzione. Per esempio esteri aril- ed eteroaril-acetici possono essere preparati per reazione di arili o etero-arili clorometilderivati con cianuri alcalini e successiva idroliei del nitrile così ottenuto in ambiente alcolico. Ovvero sono ottenibili mediante la nota reazione di Willgerodt: per esempio, la preparazione dell'acido alfa-tienilacetico è effettuata per reazione del 2-acetiltiofene con ammonio polisolfuro ad alfa-tienilacetoammide che viene indi saponificata ad acido alfa-tienilacetico. Various methods are therefore known for the synthetic preparation of the acids and / or esters and salts of the present invention. For example aryl- and heteroaryl-acetic esters can be prepared by reaction of aryl or hetero-aryl chloromethyl derivatives with alkaline cyanides and subsequent hydrolysis of the nitrile thus obtained in an alcoholic medium. That is, they can be obtained by means of the known Willgerodt reaction: for example, the preparation of alpha-thienylacetic acid is carried out by reaction of 2-acetylthiophene with ammonium polysulphide to alpha-thienylacetoamide which is then saponified with alpha-thienylacetic acid.
Trattasi di metodi polistadi non catalitici essenzialmente complicati per l'impiego di reagenti di difficile reperimento e/o manipolazione (cianuri) con i relativi oneri operativi (inquinamento ambientale) ed economici che li rendono di modesto interesse industriale. These are essentially complicated non-catalytic methods for the use of reagents that are difficult to find and / or manipulate (cyanides) with the relative operating (environmental pollution) and economic burdens which make them of modest industrial interest.
D'altra parte è noto l'impiego, per ottenere composti fenil-e tienil-acetici, di sistemi catalitici a base di complessi metallo-carbonilici (Ni, Co, Rh) nella carbonilazione di alogenuri benzi-lici o tienilici in ambiente alcalino per ottenere gli esteri e/o gli acidi corrispondenti. On the other hand, the use is known for obtaining phenyl-and thienyl-acetic compounds of catalytic systems based on metal-carbonyl complexes (Ni, Co, Rh) in the carbonylation of benzyl or thienyl halides in an alkaline medium for obtain the corresponding esters and / or acids.
Questi procedimenti presentano tuttavia vari vantaggi che risiedono principalmente nell'impiego di catalizzatori costosi ovvero nella necessità di preparare a parte il catalizzatore in condizioni diverse da quelle della sintesi; nelle rese e velocità di reazione non soddisfacenti e nell'uso di solventi speciali. However, these processes have various advantages which mainly lie in the use of expensive catalysts or in the need to prepare the catalyst separately in conditions other than those of the synthesis; in unsatisfactory yields and reaction rates and in the use of special solvents.
Per esempio è nota la possibilità di preparare composti carbossilati a partire dai corrispondenti alogenuri per reazione con ossido di carbonio in presenza di sali alcalini dell'idrocarbonile di cobalto e del ferro-diidro-carbonile. Si tratta comunque di un procedimento caratterizzato da basse rese in prodotto di carbonilazione e scarsa cataliticità e che richiede la preparazione a parte del sistema catalitico. For example, the possibility of preparing carboxylated compounds starting from the corresponding halides by reaction with carbon monoxide in the presence of alkaline salts of cobalt hydrocarbonyl and iron-dihydro-carbonyl is known. However, it is a process characterized by low yields of carbonylation product and poor catalyticity and which requires preparation by part of the catalytic system.
È stata inoltre riportata la formazione di acido fenilacetico e di esteri aril-e eteroaril-acetici in cui la carbonilazione dei corrispondenti alogenuri viene effettuata in presenza di un sistema catalitico preparato «in situ» da un sale di Co, una lega Mn-Fe (circa 80% di Mn finemente macinata), e attivatori solforati quali solfuro e tiosolfato sodico, in un mezzo idroalcolico o alcolico in presenza di un sistema basico quale CaO, NaOH, KOH, Na2CÛ3 e K2CO3 rispettivamente. The formation of phenylacetic acid and aryl-and heteroaryl-acetic esters has also been reported in which the carbonylation of the corresponding halides is carried out in the presence of a catalytic system prepared "in situ" from a Co salt, an Mn-Fe alloy ( about 80% of finely ground Mn), and sulfur activators such as sulphide and sodium thiosulphate, in a hydroalcoholic or alcoholic medium in the presence of a basic system such as CaO, NaOH, KOH, Na2CÛ3 and K2CO3 respectively.
Si tratta di procedimenti che, pur caratterizzati da elevate rese e buona cataliticità, presentano lo svantaggio di non permettere il recupero del complesso catalitico alla fine della reazione, di richiedere procedimenti non sempre semplici per il recupero del Co nel catalizzatore esausto e che soprattutto non si prestano facilmente per un ciclo di lavorazione in continuo. These are processes which, although characterized by high yields and good catalyticity, have the disadvantage of not allowing the recovery of the catalytic complex at the end of the reaction, of requiring processes that are not always simple for the recovery of Co in the exhausted catalyst and which above all are not lend easily for a continuous working cycle.
Alcuni di questi inconvenienti sono stati parzialmente superati con l'applicazione della tecnica del trasferimento di fase alle reazioni di carbossilazione di alogenuri organici. Some of these drawbacks have been partially overcome with the application of the phase transfer technique to the carboxylation reactions of organic halides.
Scopo pertanto della presente invenzione è quello di provvedere un processo semplice ed economico per la preparazione industriale dei composti organici carbossilici di formula (1) della rivendicazione 1, acidi, esteri e/o sali alcalini che sia esente dagli inconvenienti citati per la tecnica nota presa in esame, e in particolare per quanto riguarda la possibilità di operare in ciclo continuo, con facile recupero e riciclo del catalizzatore, reso possibile dalla non omogeneità del mezzo di reazione. The aim of the present invention is therefore to provide a simple and economic process for the industrial preparation of the carboxylic organic compounds of formula (1) of claim 1, acids, esters and / or alkaline salts which is free from the drawbacks mentioned for the prior art taken under examination, and in particular as regards the possibility of operating in a continuous cycle, with easy recovery and recycling of the catalyst, made possible by the non-homogeneity of the reaction medium.
Secondo la presente invenzione ciò viene ottenuto come indicato alla rivendicazione 1. According to the present invention this is achieved as indicated in claim 1.
La reazione può essere schematicamente rappresentata dalle equazioni7 e 8 (cfr. disegno) ove R,R'eX sono stati definiti precedentemente, B sta per una sostanza basica in seguito meglio definita, e M sta per un metallo alcalino o alcalino terroso, preferibilmente scelto tra Na, K, Ca. The reaction can be schematically represented by equations 7 and 8 (see drawing) where R, R'eX have been previously defined, B stands for a basic substance better defined below, and M stands for an alkaline or alkaline earth metal, preferably chosen between Na, K, Ca.
L'acido carbossilico libero viene indi facilmente ottenuto dagli esteri secondo la reazione The free carboxylic acid is then easily obtained from the esters according to the reaction
Cat. resina Resin cat
R-X + CO + R'OH + B ► R-C — O-R' + BHK R-X + CO + R'OH + B ► R-C - O-R '+ BHK
H2/alcol y H2 / alcohol y
O (7) OR (7)
o dai sali alcalini secondo la reazione cat. resina or from alkaline salts according to the reaction cat. resin
R-X + CO + 2MOH *■ R-C — O-M + MX + H20 R-X + CO + 2MOH * ■ R-C - O-M + MX + H20
H20/alcool II H20 / alcohol II
O (8) OR (8)
per idrolisi o per spostamento con acidi forti (HCl, H2S04), estrazione con solventi, ecc. secondo tecniche convenzionali. by hydrolysis or by displacement with strong acids (HCl, H2S04), extraction with solvents, etc. according to conventional techniques.
Dalle reazioni (7) ed (8) è evidente che esse possono essere spostate selettivamente alla preparazione dei sali alcalini e degli esteri alchilici in funzione del tipo e/o della quantità di base B e MOH impiegate. From the reactions (7) and (8) it is evident that they can be selectively moved to the preparation of the alkaline salts and alkyl esters according to the type and / or the quantity of base B and MOH used.
Resine efficaci per il supporto del catalizzatore sale dell'idrocarbonile di cobalto sono le resine, preferibilmente a matric-ce stirenica, acrilica, o di policondensazione. Effective resins for the support of the salt catalyst of cobalt hydrocarbonyl are resins, preferably styrene, acrylic, or polycondensation matrices.
Esse sono caratterizzate dalla presenza di almeno un gruppo funzionale fortemente basico di formula (3) e (4) della rivendicazione 2 o mediamente basico di formula (5) della rivendicazione 2 in cui X ha il significato già dato. They are characterized by the presence of at least one strongly basic functional group of formula (3) and (4) of claim 2 or on average basic of formula (5) of claim 2 wherein X has the meaning already given.
Le resine inoltre possono essere sia del tipo gelulare che poroso, isoporoso e macroporoso. Resine particolarmente efficaci si sono dimostrate: le AMBERLYST A 26 formula (3) della rivendicazione 2, A 27 formula (3) della rivendicazione 2, A 29 formula (4) della rivendicazione 2, le AMBERLITE IRA 402 formula (3) della rivendicazione 2, e IRA 93 formula (5) della rivendicazione 2. [Marchi di fabbricazione della Rohm & The resins can also be of the gelular or porous, isoporous and macroporous type. Particularly effective resins have proven to be: the AMBERLYST A 26 formula (3) of claim 2, A 27 formula (3) of claim 2, A 29 formula (4) of claim 2, the AMBERLITE IRA 402 formula (3) of claim 2 , and IRA 93 formula (5) of claim 2. [Trademarks of Rohm &
Haas], le KASTEL A101 formula (5) della rivendicazione 2 e A 500P formula (3) della rivendicazione 2], [Marchi di fabbrica della Montedison S.p.A.]. Haas], the KASTEL A101 formula (5) of claim 2 and A 500P formula (3) of claim 2], [Trademarks of Montedison S.p.A.].
I catalizzatori sono di per sé convenzionali nelle reazioni di carbonilazione descritte e sono sali dell'idrocarbonile di cobalto riferibili alla formula (6) della rivendicazione 6 in cui Me sta per un catione di un metallo avente la valenza n, quali i metalli alcalini (Na, K, Li) o cobalto, ferro, manganese, ecc. noti, e preparabili secondo tecniche convenzionali. The catalysts are per se conventional in the carbonylation reactions described and are cobalt hydrocarbonyl salts referable to the formula (6) of claim 6 wherein Me stands for a cation of a metal having the valence n, such as alkaline metals (Na , K, Li) or cobalt, iron, manganese, etc. known, and can be prepared according to conventional techniques.
Catalizzatori preferiti sono i sali di sodio, cobalto, manganese e ferro di formula (6) della rivendicazione 6. Preferred catalysts are the sodium, cobalt, manganese and iron salts of formula (6) of claim 6.
II catalizzatore sale dell'idrocarbonile di cobalto viene preferibilmente preparato da un sale di cobalto, quale per esempio il The salt catalyst of the cobalt hydrocarbonyl is preferably prepared from a cobalt salt, such as for example the
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cloruro, solfato, bromuro, ecc., una lega Fe-Mn (contenente circa 80% di Mn) e da promotori solforati, nell'alcool desiderato (metilico, etilico, ecc.) a pressione di ossido di carbonio compresa tra 98 e 1961 kPa e a temperature comprese tra 10° e 80°C, preferibilmente fra 25°-35°C. chloride, sulphate, bromide, etc., an Fe-Mn alloy (containing about 80% of Mn) and from sulfur promoters, in the desired alcohol (methyl, ethyl, etc.) at a carbon monoxide pressure between 98 and 1961 kPa and at temperatures between 10 ° and 80 ° C, preferably between 25 ° -35 ° C.
La concentrazione del sale di cobalto nella soluzione è compresa tra 0,3 e 1 mole/litro. Per ogni mole di sale di cobalto si impiegano da 1 a 2 moli di Mn sotto forma di lega Fe/Mn. La lega Fe/Mn viene preventivamente macinata in modo che passi per un vaglio di almeno 5000 maglie/cm2. The concentration of cobalt salt in the solution is between 0.3 and 1 mole / liter. For each mole of cobalt salt, 1 to 2 moles of Mn are used in the form of Fe / Mn alloy. The Fe / Mn alloy is previously ground so that it passes through a screen of at least 5000 mesh / cm2.
I promotori solforati preferiti sono il solfuro ed il tiosolfato di sodio e vengono impiegati in quantità da 0,01 a 0,1 moli per mole di sale di cobalto. The preferred sulfur promoters are sodium sulphide and thiosulphate and are used in quantities of 0.01 to 0.1 moles per mole of cobalt salt.
La miscela alcolica contenente il sale di cobalto, la lega e il promotore solforato nel solvente alcolico, viene tenuta in atmosfera di CO sotto buona agitazione per un tempo sufficiente a completare l'assorbimento del CO eh e è di almeno 2-3 ore. Si ottengono in tal modo i sali di Mn e/o di Fe dell'idrocarbonile di cobalto. The alcoholic mixture containing the cobalt salt, the alloy and the sulphide promoter in the alcoholic solvent is kept in a CO atmosphere under good stirring for a time sufficient to complete the absorption of the CO eh and is at least 2-3 hours. The Mn and / or Fe salts of the cobalt hydrocarbonyl are thus obtained.
Alternativamente, il catalizzatore sale di cobalto dell'idrocarbonile di Co può essere ottenuto da Co2(CO)8 attraverso la reazione di disproporzionamento in ambiente alcolico e preferibilmente basico, o il sale di sodio da Co2(CO)g attraverso la riduzione con amalgama di sodio in solvente etereo (tetraidrofu-rano). Alternatively, the cobalt salt catalyst of the Co hydrocarbonyl can be obtained from Co2 (CO) 8 through the disproportionation reaction in an alcoholic and preferably basic environment, or the sodium salt from Co2 (CO) g through the reduction with amalgam of sodium in ethereal solvent (tetrahydrofuran).
Mentre il Co2(CO)s è preparato per esempio da C0CO3 sotto pressione di CO e idrogeno in etere di petrolio. While Co2 (CO) s is prepared for example from C0CO3 under pressure of CO and hydrogen in petroleum ether.
La supportazione del catalizzatore avviene molto semplicemente mettendo in contatto la resina, eventualmente lavata con alcol (etilico, metilico), lo stesso della reazione, per eliminazione dell'umidità contenuta in essa, con una soluzione alcolica (metilico, etilico) del catalizzatore preparato in precedenza. La messa a contatto avviene per esempio mediante immersione della resina nella soluzione catalitica. The support of the catalyst occurs very simply by putting in contact the resin, possibly washed with alcohol (ethyl, methyl), the same as the reaction, by eliminating the humidity contained in it, with an alcoholic solution (methyl, ethyl) of the catalyst prepared in previously. The contacting takes place for example by immersion of the resin in the catalytic solution.
La resina viene usata almeno in quantità stechiometrica (calcolata sui gruppi equivalenti/g) rispetto alla quantità di catalizzatore, in modo tale che dopo un breve tempo di contatto, il catalizzatore stesso risulta completamente supportato sulla resina. The resin is used at least in a stoichiometric quantity (calculated on the equivalent groups / g) with respect to the quantity of catalyst, so that after a short contact time, the catalyst itself is completely supported on the resin.
II controllo è fornito dall'assenza di ioni Co(CO)4" nell'esame I.R. [indice di rifrazione] della soluzione, e dalla presenza degli stessi ioni nella matrice polimerica. Sono in generale sufficienti tempi dell'ordine di 15 minuti fino a 1 ora. The control is provided by the absence of 4 "Co (CO) ions in the IR [refractive index] examination of the solution, and by the presence of the same ions in the polymer matrix. In general, times of the order of 15 minutes up to 1 hour.
La reazione di carbonilazione viene condotta in un modo sostanzialmente convenzionale e cioè in un solvente alcolico acquoso con rapporto alcool/H20 fino al 20% in volume di H20, quando si vogliono preparare gli acidi e/o i loro sali alcalini di formula (1) della rivendicazione 1, e preferenzialmente alcolico anidro quando si vogliono preparare esteri di formula (1) della rivendicazione 1. The carbonylation reaction is carried out in a substantially conventional way, i.e. in an aqueous alcoholic solvent with an alcohol / H20 ratio up to 20% by volume of H20, when the acids and / or their alkaline salts of formula (1) of the claim 1, and preferably anhydrous alcohol when preparing esters of formula (1) of claim 1.
Alcoli efficaci si sono dimostrati il metilico, l'etilico, l'iso-propilico, il butilico, ecc. Effective alcohols have proven to be methyl, ethyl, isopropyl, butyl, etc.
Si opera in presenza di un agente basico minerale o organico. It is operated in the presence of a basic mineral or organic agent.
Basi minerali efficaci si sono mostrati gli ossidi e idrossidi alcalini e alcalino-terrosi, i carbonati alcalini e alcalino-terrosi, i bicarbonati alcalini, gli alcolati, le ammine terziarie, ecc. Alkaline and alkaline-earthy oxides and hydroxides, alkaline and alkaline-earthy carbonates, alkaline bicarbonates, alcoholates, tertiary amines, etc. have proven to be effective mineral bases.
Con riferimento alle reazioni (8) e (9) di cui sopra, il rapporto molare tra il composto basico B o MOH, sopra definiti, e l'alogenuro formula (2) della rivendicazione 1 deve essere almeno pari allo stechiometrico. In particolare l'uso degli idrossidi alcalini, che vengono addizionati in soluzione acquosa tra il 5-50% in peso, richiede la loro aggiunta graduale in base ad un accurato controllo del pH che deve essere compreso tra 8,5-9,5 per ottenere prevalentemente esteri, e tra 10-11,5 per ottenere i sali alcalini dagli acidi. With reference to the reactions (8) and (9) above, the molar ratio between the basic compound B or MOH, defined above, and the halide formula (2) of claim 1 must be at least equal to the stoichiometric. In particular, the use of alkaline hydroxides, which are added in an aqueous solution between 5-50% by weight, requires their gradual addition on the basis of an accurate pH control which must be between 8.5-9.5 for obtain mainly esters, and between 10-11.5 to obtain alkaline salts from acids.
L'idrato di calcio e l'ossido possono essere aggiunti in una sola volta. L'uso di alcolati come basi è limitato alla sintesi di esteri e prevede anche esso un controllo accurato del pH. L'uso di carbonati e bicarbonati è indicato nella preparazione di esteri e non richiede il controllo del pH. Ammina terziaria adatta è per esempio la dicicloesil-etilammina, ecc. Il catalizzatore supportato su resina è aggiunto in quantità compresa tra 1:10 e 1:500 rispetto all'alogenuro di formula (2) della rivendicazione 1, e calcolata come moli di cobalto metallico per moli di aloge-nuro. Calcium hydrate and oxide can be added at one time. The use of alcoholates as bases is limited to the synthesis of esters and it also provides for an accurate pH control. The use of carbonates and bicarbonates is indicated in the preparation of esters and does not require pH control. Suitable tertiary amine is e.g. dicyclohexyl ethylamine, etc. The catalyst supported on resin is added in an amount comprised between 1:10 and 1: 500 with respect to the halide of formula (2) of claim 1, and calculated as moles of metal cobalt per moles of halogen.
La reazione di carbonilazione viene realizzata mettendo in contatto la resina concernente il catalizzatore con la soluzione alcalina contenente l'alogenuro di formula (2) della rivendicazione 1 e la base in atmosfera di ossido di carbonio. The carbonylation reaction is carried out by contacting the resin concerning the catalyst with the alkaline solution containing the halide of formula (2) of claim 1 and the base in a carbon monoxide atmosphere.
L'alogenuro di formula (2) della rivendicazione-1 viene aggiunto, a seconda dei casi, gradatamente nel tempo o in una sola volta, e la sua concentrazione nel solvente è compresa tra il 10-40% in peso. The halide of formula (2) of claim-1 is added, as the case may be, gradually over time or at one time, and its concentration in the solvent is between 10-40% by weight.
La temperatura è compresa tra 20° e 90°C, preferibilmente tra 30° e 70°C. La pressione dell'ossido di carbonio varia tra 98 e 5884 kPa a seconda del substrato organico da carbonile. The temperature is between 20 ° and 90 ° C, preferably between 30 ° and 70 ° C. The carbon monoxide pressure varies between 98 and 5884 kPa depending on the organic carbonyl substrate.
La reazione è completa in un tempo compreso fra le 2 e 24 ore, a seconda delle condizioni parametriche usate e del substrato organico considerato. The reaction is complete in a time between 2 and 24 hours, depending on the parametric conditions used and the organic substrate considered.
La separazione della resina alla fine della reazione viene fatta per semplice filtrazione. La resina così separata può essere usata per una successiva reazione di carbonilazione, eventualmente dopo che è stato reintegrato il catalizzatore consumato. La reintegrazione della resina viene fatta dopo un certo numero di cicli, quando praticamente tutto il catalizzatore supportato è esausto, per semplice lavaggio con una soluzione acquosa di acido cloridrico. In questo modo praticamente tutto il cobalto passa nella soluzione acquosa e la resina, separata per filtrazione della soluzione acida, lavata con acqua e l'alcool, è pronta per una successiva supportazione del catalizzatore. The separation of the resin at the end of the reaction is done by simple filtration. The resin thus separated can be used for a subsequent carbonylation reaction, possibly after the consumed catalyst has been reinstated. The reintegration of the resin is done after a certain number of cycles, when practically all the supported catalyst is exhausted, by simple washing with an aqueous hydrochloric acid solution. In this way practically all the cobalt passes into the aqueous solution and the resin, separated by filtration of the acid solution, washed with water and alcohol, is ready for a subsequent support of the catalyst.
Alogenuri di formula (2) della rivendicazione 1 efficaci si sono dimostrati: il cloroacetato di metile, di etile, il cloro-acetonitrile, il cloruro di benzile, il bromuro di benzile, il cloruro di benzile metil sostituito, il metossi sostituito, il cloro, bromo e ciano sostituiti, il carboetossi sostituito, l'alfa-clorometil-naftalene, l'alfa-bromo-fenil-acetato di metile o di etile, il 2-cIoro-metiI-tiofene, il 2-cIorometil-furano; il 3-cIorometiI-ben-zotiofene, la 3-cloro-metil-piridina, il cloro-acetone, lo iodoot-tano, ecc. Halides of formula (2) of claim 1 have been shown to be effective: methyl, ethyl chloroacetate, chloroacetonitrile, benzyl chloride, benzyl bromide, substituted benzyl chloride methyl, substituted methyl chloride, chlorine , substituted bromine and cyan, substituted carboethoxy, alpha-chloromethyl-naphthalene, methyl or ethyl alpha-bromo-phenyl-acetate, 2-choro-methyl-thiophene, 2-chyoromethyl-furan; 3-cIorometiI-ben-zotiofene, 3-chloro-methyl-pyridine, chloro-acetone, iodoot-tano, etc.
La separazione dei prodotti di reazione dalla miscela organica, dopo recupero della resina, avviene con tecniche convenzionali: per esempio, previa filtrazione dei sali inorganici, per distillazione frazionata dell'estere di formula (1) della rivendicazione 1 da cui l'acido è ottenibile mediante idrolisi convenzionale, ovvero, previa separazione della resina (filtrazione), recupero del solvente (distillazione), estrazione con solvente (etere) della soluzione acquosa alcalina contenente il sale alcalino dell'acido, per eliminare la frazione neutra, mediante acidificazione (HCl ecc.) ed estrazione con solvente dell'acido liberato, che viene, se necessario, purificato ecc. The separation of the reaction products from the organic mixture, after recovery of the resin, takes place with conventional techniques: for example, after filtration of the inorganic salts, by fractional distillation of the ester of formula (1) of claim 1 from which the acid is obtainable by conventional hydrolysis, i.e., after separation of the resin (filtration), recovery of the solvent (distillation), extraction with solvent (ether) of the alkaline aqueous solution containing the alkaline salt of the acid, to eliminate the neutral fraction, by acidification (HCl etc. .) and solvent extraction of the released acid, which is purified, if necessary, etc.
Secondo un pratico modo di procedere, l'invenzione può essere attuata come segue. According to a practical way of proceeding, the invention can be implemented as follows.
Si aggiunge, sotto battente di ossido di carbonio, nel reattore, munito di agitatore, sistema di regolazione della temperatura e di immissione dei reagenti, il catalizzatore, preparato di fresco a parte e supportato sulla resina, al solvente nel rapporto voluto. La sospensione ottenuta viene quindi posta in agitazione. Indi, sempre sotto battente di ossido di carbonio, si aggiunge la base almeno in quantità equimolare rispetto all'alogenuro di formula (2) della rivendicazione 1 e l'alogenuro nei rapporti voluti. Si continua quindi ad alimentare CO, in largo eccesso stechiometrico, alla pressione e temperatura volute sotto agitazione per alcune ore fino a rilevare la cessazione dell'assorbimento del CO. The carbon catalyst, freshly prepared separately and supported on the resin, is added to the solvent in the desired ratio under the carbon monoxide head, in the reactor, equipped with a stirrer, temperature regulation and reagent input system. The obtained suspension is then stirred. Then, always under the carbon monoxide head, the base is added at least in equimolar quantity with respect to the halide of formula (2) of claim 1 and the halide in the desired ratios. The CO is then continued to feed, in large stoichiometric excess, at the desired pressure and temperature under stirring for a few hours until the cessation of CO absorption is detected.
Cessato l'assorbimento del CO, la miscela di reazione viene Once the CO absorption has ceased, the reaction mixture is added
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trattata per la separazione dei prodotti secondo le tecniche convenzionali sopra dette. treated for the separation of products according to the conventional techniques mentioned above.
Il processo per le blande condizioni operative si presenta come particolarmente vantaggioso specialmente per la possibilità di operare in continuo con l'agevole recupero, rigenerare e riciclo del sistema catalitico. Due to the mild operating conditions, the process is particularly advantageous especially for the possibility of operating continuously with the easy recovery, regeneration and recycling of the catalytic system.
Il trovato verrà ulteriormente descritto nei seguenti esempi. The invention will be further described in the following examples.
Esempio 1 Example 1
In un pallone da 500 mi, munito di agitatore meccanico, refrigerante a ricadere collegato con una bottiglia di Mariotte contenente il CO, di setto filtrante, e di una sonda per la misura del pH, sotto battente di CO, si introducono: 100 mi di metanolo, 10 mi di una soluzione di catalizzatore [2,2 g di Co come cobaltato, Co(CO)4", per 100 mi) preparata da 20 g di C0CI2 . 6H20, 0,6 g di Na2S . 9H20, 1,5 g di Na2S203 . 5H20, 10 g di lega Mn/Fe in polvere passante a 5000 maglie/cm2, 180 mi di CH3OH, e ossido di carbonio a pressione ambiente fino a termine dell'assorbimento di CO. Si aggiungono indi alla soluzione del catalizzatore ottenuto in tal modo 7 g di una resina AM-BERLYST A 26 del tipo di formula (3) della rivendicazione 2, preventivamente lavata con metanolo e seccata nel pallone di reazione. La sospensione viene agitata a temperatura ambiente per 15 minuti in modo da supportare completamente il catalizzatore sulla resina (scomparsa nella soluzione metanolica della banda IR caratteristica del cobaltato). Si aggiungono quindi 10 mi di H2O e si porta la temperatura a 55-56°C e in 4 ore vengono aggiunti 44 g di cloruro di benzile mantenendo il pH a 10,5-11 mediante aggiunta di una soluzione acquosa di NaOH al 30% in peso. In a 500 ml flask equipped with a mechanical stirrer, a reflux coolant connected with a Mariotte bottle containing CO, a filtering medium, and a probe for measuring the pH, under CO head, the following are introduced: 100 ml of methanol, 10 ml of a catalyst solution [2.2 g of Co as cobalt, Co (CO) 4 ", per 100 ml) prepared from 20 g of C0CI2. 6H20, 0.6 g of Na2S. 9H20, 1, 5 g of Na2S203.5H20, 10 g of Mn / Fe alloy in powder form at 5000 mesh / cm2, 180 ml of CH3OH, and carbon monoxide at ambient pressure until the end of the CO absorption. Then add to the solution of the catalyst thus obtained 7 g of an AM-BERLYST A 26 resin of the type of formula (3) of claim 2, previously washed with methanol and dried in the reaction flask. The suspension is stirred at room temperature for 15 minutes so as to fully support the catalyst on the resin (disappearance in the methanolic solution of the IR band character of the cobalt). 10 ml of H2O are then added and the temperature is brought to 55-56 ° C and in 4 hours 44 g of benzyl chloride are added keeping the pH at 10.5-11 by adding an aqueous solution of 30% NaOH by weight.
Dopo circa 2 ore dalla fine aggiunta, la reazione è terminata (assorbimento cessato di CO). La miscela viene raffreddata a temperatura ambiente e filtrata dalla resina. A questo punto vengono caricati nel pallone 100 mi di CH3OH, 4 mi della soluzione del catalizzatore e, dopo agitazione a temperatura ambiente per 15 minuti, si procede ad un altro ciclo di carbonilazione di g. 44 di cloruro di benzile con le modalità sopra riportate. Alla fine del secondo ciclo, si filtra la miscela di reazione e il filtrato viene unito a quello del primo ciclo. After about 2 hours from the added end, the reaction is terminated (cessation of CO absorption). The mixture is cooled to room temperature and filtered by the resin. At this point 100 ml of CH3OH, 4 ml of the catalyst solution are loaded into the flask and, after stirring at room temperature for 15 minutes, another carbonylation cycle of g is carried out. 44 of benzyl chloride in the manner described above. At the end of the second cycle, the reaction mixture is filtered and the filtrate is combined with that of the first cycle.
Si aggiunge poi acqua acidulata con HCl e si estrae in etere etilico. L'estratto etereo viene lavato con una soluzione acquosa di Na HCO3. La soluzione alcalina così ottenuta viene di nuovo acidificata ed estratta con etere etilico. Evaporando l'etere di estrazione si ottengono g 82,4 di acido fenilacetico pari ad una resa dell'87,1% sul cloruro di benzile impiegato. La resina recuperata viene sospesa in acqua acidulata con HCl e lasciata in agitazione per 30 minuti a temperatura ambiente e quindi viene filtrata e lavata con acqua e metanolo. Dopo questo trattamento può essere riutilizzata per un successivo ciclo. Il Co contenuto nelle acque di filtrazione è pari a 0,3 g (valore quantitativo). Water acidulated with HCl is then added and extracted in ethyl ether. The ethereal extract is washed with an aqueous solution of Na HCO3. The alkaline solution thus obtained is again acidified and extracted with ethyl ether. By evaporating the extraction ether, 82.4 g of phenylacetic acid equal to a yield of 87.1% on the benzyl chloride used are obtained. The recovered resin is suspended in water acidulated with HCl and left under stirring for 30 minutes at room temperature and then it is filtered and washed with water and methanol. After this treatment it can be reused for a subsequent cycle. The Co contained in the filtering water is equal to 0.3 g (quantitative value).
Esempio 2 Example 2
Si procede secondo le modalità e nell'apparecchiatura descritta nell'esempio 1. The procedure is carried out in the manner and in the apparatus described in example 1.
Dopo il primo ciclo di carbonilazione viene eseguito il secondo ciclo senza ulteriore aggiunta di catalizzatore. Dalla lavorazione del filtrati vengono ottenuti g 74 di acido fenilacetico pari a 78% di resa sul cloruro di benzile introdotto. After the first carbonylation cycle, the second cycle is carried out without further addition of catalyst. 74 g of phenylacetic acid equal to 78% yield on the benzyl chloride introduced are obtained by processing the filtrates.
L'esempio dimostra che il catalizzatore impiegato è recuperabile dopo il ciclo produttivo ancora sotto forma attiva (cobaltato). The example shows that the catalyst used is recoverable after the production cycle still in active form (cobalt).
Esempio 3 Example 3
Nell'apparecchiatura dell'esempio 1 si introducono sotto battente di CO 150 mi di C2H5OH, Na Co (CO)4, preparato da Co2(CO)s e amalgama di sodio, g 0,75 e AMBERLYST A 26 (del tipo di formula (3) della rivendicazione 2, lavata con alcool etilico, g. 7. Si lascia in agitazione a temperatura ambiente per In the apparatus of example 1 150 ml of C2H5OH, Na Co (CO) 4, prepared from Co2 (CO) if sodium amalgam, 0.75 g and AMBERLYST A 26 (of the type of formula ( 3. of claim 2, washed with ethyl alcohol, g 7. Leave under stirring at room temperature for
15 minuti fino a scomparsa nella soluzione alcolica della banda al IR caratteristica del cobaltato anione. Quindi si porta la temperatura a 47°C, si aggiungono 52 g di K2CO3 e in 8 ore 44 g di cloruro di benzile. 15 minutes until disappearance in the alcohol solution of the IR band characteristic of the anion cobalt. Then the temperature is brought to 47 ° C, 52 g of K2CO3 are added and in 8 hours 44 g of benzyl chloride.
La miscela di reazione è stata agitata per un totale di 16 ore a47°C. The reaction mixture was stirred for a total of 16 hours at 47 ° C.
Terminata la reazione, si filtra e il filtrato viene distillato sotto vuoto (20 m Hg di vuoto residuo) recuperando g 37 di fenilacetato di etile (Resa 65% sul cloruro di benzile introdotto). La resina, dopo lavaggio con acqua acidulata e con alcol etilico, può essere utilizzata per un successivo ciclo. Analoghi risultati sono stati ottenuti sostituendo al NaCo (CO)4, una quantità equivalente di Co2(CO)8. At the end of the reaction, the mixture is filtered and the filtrate is distilled under vacuum (20 m Hg of residual vacuum) recovering 37 g of ethyl phenylacetate (65% yield on the introduced benzyl chloride). The resin, after washing with acidulated water and ethyl alcohol, can be used for a subsequent cycle. Similar results were obtained by substituting an equivalent amount of Co2 (CO) 8 for NaCo (CO) 4.
Esempio 4 Example 4
Nell'apparecchiatura dell'esempio 1 si introducono sotto battente di CO: metanolo mi 100, mi 10 di una soluzione di catalizzatore preparato come nell'esempio 1, e g 7 di resina KASTEL A 101 del tipo di formula (5) della rivendicazione 2. Si lascia in agitazione per 15 minuti per supportare completamente il catalizzatore. Con le modalità descritte nell'esempio 1 si carbonilano g 44 di cloruro di benzile. In the apparatus of example 1, methyl alcohol 100 ml, 10 ml of a catalyst solution prepared as in Example 1, eg 7 of KASTEL A 101 resin of the type of formula (5) of claim 2, are introduced under head of CO: The mixture is left under stirring for 15 minutes to fully support the catalyst. With the methods described in example 1, 44 g of benzyl chloride are carbonylated.
La soluzione filtrata dalla resina a fine prova viene trattata come dscritto nell'esempio 1 ottenendo g 43 di acido fenilacetico (Resa 91% sul cloruro di benzile introdotto). The solution filtered from the resin at the end of the test is treated as described in Example 1 obtaining 43 g of phenylacetic acid (91% yield on the introduced benzyl chloride).
Esempio 5 Example 5
Si opera nella stessa apparecchiatura e con le stesse modalità dell'esempio 1. We operate in the same equipment and with the same methods of example 1.
Si sono caricati, sotto battente di CO, 100 mi di CH3OH, 10 mi di soluzione di catalizzatore preparato come nell'esempio 1, e g 7 di resina AMBERLYST A 27 del tipo di formula (3) della rivendicazione 2. Si lascia in agitazione per 15 minuti e poi si procede come nell'esempio 1 carbonilando g 44 di cloruro di benzile. 100 ml of CH3OH, 10 ml of catalyst solution prepared as in Example 1, eg 7 of AMBERLYST A 27 resin of the type of formula (3) of claim 2 were loaded under CO head, leaving under stirring for 15 minutes and then proceed as in example 1 carbonylating 44 g of benzyl chloride.
La soluzione filtrata dalla resina a fine prova viene trattata come descritto nell'esempio 1 ottenendo g 39,3 di acido fenilacetico (Resa 83%). The solution filtered from the resin at the end of the test is treated as described in Example 1 obtaining 39.3 g of phenylacetic acid (83% yield).
Esempio 6 Example 6
Si opera nella stessa apparecchiatura e con le stesse modalità dell'esempio 1. We operate in the same equipment and with the same methods of example 1.
Si sono caricati sotto battente di CO 100 mi di CH3OH, 10 mi di una soluzione di catalizzatore preparato come nell'esempio 1 e g 7 di resina AMBERLYST A 29 del tipo di formula (4) della rivendicazione 2. Si lascia in agitazione per 15 minuti e poi si procede come nell'esempio 1 carbonilando g 44 di cloruro di benzile. La soluzione filtrata dalla resina a fine prova viene trattata come descritto nell'esempio 1, ottenendo g 38,6 di acido fenilacetico (Resa 81,6%). 100 ml of CH3OH, 10 ml of a catalyst solution prepared as in Example 1 and 7 of AMBERLYST A 29 resin of the type of formula (4) of claim 2 were charged under head of CO 2. The mixture was left under stirring for 15 minutes and then proceed as in example 1 carbonylating 44 g of benzyl chloride. The solution filtered from the resin at the end of the test is treated as described in Example 1, obtaining 38.6 g of phenylacetic acid (81.6% yield).
Esempio 7 Example 7
Si opera nella stessa apparecchiatura e con le stesse modalità dell'esempio 1. We operate in the same equipment and with the same methods of example 1.
Si sono caricati sotto battente di CO 100 mi di CH3OH, 10 mi di una soluzione di catalizzatore (2,2 g di Co come cobaltato per 100 mi) e g 7 di AMBERLITE IRA 402 del tipo di formula (3) della rivendicazione 2. Si lascia in agitazione per 15 minuti e poi si procede come nell'esempio 1 carbonilando g 44 di cloruro di benzile. 100 ml of CH3OH, 10 ml of a catalyst solution (2.2 g of Co as cobalt per 100 ml) and 7 of AMBERLITE IRA 402 of the type of formula (3) of claim 2 were loaded under head of CO. leave under stirring for 15 minutes and then proceed as in example 1 carbonylating 44 g of benzyl chloride.
La soluzione filtrata dalla resina a fine prova viene trattata come descritto nell'esempio 1, ottenendo g 36,8 di acido fenilacetico (Resa 77,8%). The solution filtered from the resin at the end of the test is treated as described in Example 1, obtaining 36.8 g of phenylacetic acid (yield 77.8%).
Esempio 8 Example 8
In un pallone agitato sotto battente di N2 si introducono 130 mi di alcol etilico anidro, 22 mi di una soluzione di catalizzatore preparato da 20 g di C0CI2 . 6H2O, 0,6 g di Na2S . 9H2O, 130 ml of anhydrous ethyl alcohol, 22 ml of a catalyst solution prepared from 20 g of C0CI2 are introduced into a stirred flask under head of N2. 6H2O, 0.6 g of Na2S. 9H2O,
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1,5 g di Na2S2Û3 . 5H2O, 10 g di lega Mn/Fe, 180 ml di C2H5OH, come descritto nell'esempio 1. Si aggiungono indi 7 g di resina AMBERLYST A 26 di tipo di formula (3) della rivendicazione 2, preventivamente lavata con alcol etilico e seccata. 1.5 g of Na2S2Û3. 5H2O, 10 g of Mn / Fe alloy, 180 ml of C2H5OH, as described in example 1. Then add 7 g of AMBERLYST A 26 resin of the type of formula (3) of claim 2, previously washed with ethyl alcohol and dried .
Si lascia in agitazione a temperatura ambiente per 15 minuti e si controlla all'IR la scomparsa della soluzione della banda caratteristica del cobaltato. La sospensione viene addizionata con 2 mi di H2O e viene caricata sotto N2 in una autoclave da 11. The mixture is left under stirring at room temperature for 15 minutes and the disappearance of the solution of the characteristic cobalt band is checked by IR. The suspension is added with 2 ml of H2O and is loaded under N2 in an 11 autoclave.
Si aggiungono quindi g 62 cloroacetato di etile e g 53 di Na2CC>3. Si lava l'autoclave con CO e se ne caricano 15 atm. Si porta la temperatura a 70°C e si lascia in agitazione a questa temperatura per 10 ore, mantenendo la pressione a 15 atm. con successivi caricamenti di CO. A fine prova si filtra ë il filtrato viene distillato sotto vuoto recuperando g 65,9 di dietil- 62 g of ethyl chloroacetate and 53 g of Na2CC> 3 are then added. The autoclave is washed with CO and 15 atm are charged. The temperature is brought to 70 ° C and is left under stirring at this temperature for 10 hours, keeping the pressure at 15 atm. with subsequent CO loads. At the end of the test, the filtrate is filtered and distilled under vacuum recovering 65.9 g of diethyl-
malonato (Resa 81,4%). La resina lavata con acqua acidulata e successivamente con alcol etilico può essere usata per un successivo ciclo. malonate (Yield 81.4%). The resin washed with acidulated water and subsequently with ethyl alcohol can be used for a subsequent cycle.
5 Esempio 9 5 Example 9
Nell'apparecchiatura dell'esempio 1 si introducono 100 mi CH3OH, g 7 di AMBERLYST A 26 del tipo di formula (3) della rivendicazione 2 e g 0,75 di Na Co(CO)4. 100 ml CH3OH, 7 g of AMBERLYST A 26 of the type of formula (3) of claim 2 and 0.75 g of Na Co (CO) 4 are introduced into the apparatus of example 1.
Si lascia in agitazione per 15 minuti e poi si aggiungono 10 10 mi di H2O. Quindi, mantenendo il pH al valore di 10.5-11 con una soluzione di NaOH al 30%, si gocciolano g 9 di 2-Clormetil-furano in 2 ore alla temperatura di 25°-30°C. The mixture is left under stirring for 15 minutes and then 10 10 ml of H2O are added. Then, keeping the pH at 10.5-11 with a 30% NaOH solution, 9 g of 2-Chlormethyl-furan are dropped in 2 hours at the temperature of 25 ° -30 ° C.
Finita la reazione, si filtra dalla resina e procedendo come descritto nell'esempio 1 si isolano g 5,6 di acido 2-furanacetico 15 (Resa 57% sul prodotto di partenza). Once the reaction is over, the mixture is filtered off and proceeding as described in example 1, 5.6 g of 2-furanacetic acid 15 are isolated (yield 57% on the starting product).
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Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH7702/81A CH653003A5 (en) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | Process for the preparation of carboxylated organic compounds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH7702/81A CH653003A5 (en) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | Process for the preparation of carboxylated organic compounds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH653003A5 true CH653003A5 (en) | 1985-12-13 |
Family
ID=4329229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH7702/81A CH653003A5 (en) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | Process for the preparation of carboxylated organic compounds |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH653003A5 (en) |
-
1981
- 1981-12-02 CH CH7702/81A patent/CH653003A5/en not_active IP Right Cessation
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PL | Patent ceased |