CH656872A5 - METHOD FOR PRODUCING CARBONIC ACID ESTERS. - Google Patents

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CH656872A5
CH656872A5 CH3478/82A CH347882A CH656872A5 CH 656872 A5 CH656872 A5 CH 656872A5 CH 3478/82 A CH3478/82 A CH 3478/82A CH 347882 A CH347882 A CH 347882A CH 656872 A5 CH656872 A5 CH 656872A5
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern, bei dem ein Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid mit einem primären oder sekundären Alkohol oder einer Mischung solcher Alkohole in Anwesenheit von wasserfreier Fluorwasserstoffsäure oder Chlorwasserstoffsäure unter Einhaltung bestimmter Temperatur- und Druckbedingungen umgesetzt wird. The present invention relates to a process for the preparation of carboxylic acid esters, in which a carboxylic acid chloride or fluoride is reacted with a primary or secondary alcohol or a mixture of such alcohols in the presence of anhydrous hydrofluoric acid or hydrochloric acid while observing certain temperature and pressure conditions.

Dieses Verfahren ist auch zur Herstellung von Acrylsäure-ester und Methacrylsäureester geeignet, indem man als Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid dasjenige der Propionsäure oder Isobuttersäure verwendet und den abgetrennten Ester in einer Dampfphase einer Oxydehydrogenierung unterwirft. This process is also suitable for the preparation of acrylic acid esters and methacrylic acid esters by using that of propionic acid or isobutyric acid as the carboxylic acid chloride or fluoride and subjecting the separated ester to oxydehydrogenation in a vapor phase.

In bisherigen, zum Stande der Technik gehörenden Veröffentlichungen, wie z. B. in der Britischen Patentschrift Nr. 942 367, wurde hervorgehoben, dass wässrige saure Katalysatorsysteme zur Herstellung von Carbonsäuren durch Carbonylie-rung von Verbindungen, die eine oder mehrere Doppelbindungen aufweisen oder von Estern geeignet sind, worauf dann anschliessend eine Hydrolysereaktion der Produkte mit einem Überschuss an Wasser durchgeführt wurde, um die entsprechenden Carbonsäuren herzustellen, die dann zur Herstellung der entsprechenden Ester einer Veresterungsreaktion unterworfen wurden. Bei diesen bisher bekannten Herstellungsverfahren war das wässrige saure Medium korrodierend und es waren für das Herstellungsverfahren teure Apparaturen nötig. In previous, prior art publications, such as. B. in British Patent No. 942 367, it was emphasized that aqueous acidic catalyst systems for the production of carboxylic acids by carbonylation of compounds which have one or more double bonds or of esters are suitable, followed by a hydrolysis reaction of the products with a Excess water was carried out to produce the corresponding carboxylic acids, which were then subjected to an esterification reaction to produce the corresponding esters. In these previously known production processes, the aqueous acidic medium was corrosive and expensive equipment was required for the production process.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile bisher bekannter Herstellungsverfahren bei der Erzeugung von Carbonsäureestern zu vermeiden. The aim of the present invention was to avoid the disadvantages of previously known production processes in the production of carboxylic acid esters.

Anhand der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens erläutert. A preferred embodiment of the method described here is explained with reference to the drawing.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Mischung aus Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid in einem primären Alkohol mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen, einem sekundären Alkohol mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder einer Mischung aus derartigen Alkoholen bei 20 bis 150 °C und einem Druck von 1 bis 340 bar in Anwesenheit von wasserfreier Fluorwasserstoffsäure oder Chlorwasserstoffsäure oder einer Mischung aus diesen umsetzt, wobei die anfängliche Menge an diesen wasserfreien Säuren von 0,01 bis 95,5 Gew.-Teilen an wasserfreier Säure zu 99,09 bis 4,5 Gew.-Teilen an Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid liegt und wobei die eingesetzte Alkoholmenge derart bemessen wird, dass nicht die gesamte Menge an Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid zum jeweiligen Ester umgesetzt wird. The process according to the invention for the preparation of carboxylic acid esters is characterized in that a mixture of carboxylic acid chloride or fluoride in a primary alcohol with up to 20 carbon atoms, a secondary alcohol with up to 20 carbon atoms or a mixture of such alcohols at 20 to 150 ° C and a pressure of 1 to 340 bar in the presence of anhydrous hydrofluoric acid or hydrochloric acid or a mixture thereof, the initial amount of these anhydrous acids being from 0.01 to 95.5 parts by weight of anhydrous acid to 99.09 is up to 4.5 parts by weight of carboxylic acid chloride or fluoride and the amount of alcohol used is measured such that not the entire amount of carboxylic acid chloride or fluoride is converted to the respective ester.

Carbonsäureester, wie z. B. der Isobuttersäuremethylester, werden erfindungsgemäss hergestellt, indem man eine Veresterung mit einer geringeren Menge als der Gesamtmenge an Alkohol durchführt, die benötigt wird, um die gesamte Menge des Acyliumanion-Produktes, in diesem Fall Isobuttersäurefluorid, unter Bildung des entsprechenden Carbonsäureesters umzusetzen und um die wasserfreie Säure zu regenerieren, also Fluorwasserstoffsäure oder Chlorwasserstoffsäure, falls das Isobuttersäurechlorid eingesetzt wird. Das Acyliumanion-Produkt kann zwar nicht mit irgendeinem beliebigen Herstellungsverfahren erzeugt werden, vorzugsweise wird es jedoch gebildet, indem Carboxylic acid esters, such as. B. the isobutyric acid methyl ester are prepared according to the invention by carrying out an esterification with a smaller amount than the total amount of alcohol required to convert the entire amount of the acylium anion product, in this case isobutyric acid fluoride, to form the corresponding carboxylic acid ester and to implement to regenerate the anhydrous acid, i.e. hydrofluoric acid or hydrochloric acid, if the isobutyric acid chloride is used. While the acylium anion product cannot be made by any manufacturing method, it is preferably formed by

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man Kohlenmonoxid, die hier beschriebene wasserfreie Säure, wie z. B. Fluorwasserstoffsäure, und eine organische Verbindung umsetzt, wobei die verwendete organische Verbindung in der Lage sein muss, mit Kohlenmonoxid und der wassserfreien Säure unter solchen Bedingungen zu reagieren, dass sich ein Acylium-anion-Produkt bildet. Als Beispiel für eine hierzu geeignete bevorzugte organische Verbindung sei Propylen genannt, und dabei bildet sich mit der wasserfreien Säure Fluorwasserstoff das Isobuttersäurefluorid. Bei anderen Ausführungsarten können ein Teil oder die gesamte Menge der Carbonsäureester, beispielsweise der Isobuttersäuremethylester, aus der veresterten Mischung abgetrennt werden und der Rest der veresterten Mischung, der zurückbleibt, nachdem ein Teil oder die gesamte Menge des Carbonsäureesters aus dieser Mischung abgetrennt worden war, wird dann in das Verfahren zurückgeführt und einer erneuten Reaktion mit der organischen Verbindung, unter Bildung von weiteren Mengen des Acyliumanion-Produktes unterworfen. Die veresterte Mischung, die nach der Abtrennung der gesamten Menge oder eines Teiles des Carbonsäureesters zurückbleibt, kann beispielsweise Fluorwasserstoffsäure, unum-gesetztes Isobuttersäurefluorid und unabgetrennten Isobuttersäuremethylester enthalten und, wenn sie in das Herstellungsverfahren zurückgeführt wird, kann diese Mischung beispielsweise mit weiteren Mengen an Propylen umgesetzt werden, wobei sich als Acyliumanion-Produkt weitere Mengen an Isobuttersäurefluorid bilden. one carbon monoxide, the anhydrous acid described here, such as. As hydrofluoric acid, and an organic compound, the organic compound used must be able to react with carbon monoxide and the anhydrous acid under such conditions that an acylium anion product is formed. Propylene may be mentioned as an example of a preferred organic compound suitable for this purpose, and the isobutyric acid fluoride is formed with the anhydrous hydrogen fluoride. In other embodiments, part or all of the carboxylic acid esters, for example methyl isobutyrate, can be separated from the esterified mixture and the remainder of the esterified mixture that remains after part or all of the carboxylic acid ester has been separated from this mixture then returned to the process and subjected to renewed reaction with the organic compound to form additional amounts of the acylium anion product. The esterified mixture which remains after all or part of the carboxylic acid ester has been separated off can contain, for example, hydrofluoric acid, unreacted isobutyric acid fluoride and unseparated methyl isobutyrate and, if it is returned to the production process, this mixture can be reacted, for example, with further amounts of propylene are, with further amounts of isobutyric acid fluoride forming as the acylium anion product.

Gemäss einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung laufen die Abtrennungsreaktion und die Veresterungsreaktion gleichzeitig bzw. als Konkurrenzreaktionen ab, so dass das Ablaufen von irgendwelchen Nebenreaktionen im wesentlichen auf ein Minimum heruntergedrückt wird. Die wasserfreie Säure wird vorzugsweise abgetrennt und in das Verfahren zurückgeführt, während das Acyliumanion-Produkt ver-estert werden kann. Die Propionsäureniederalkylester oder die Isobuttersäureniederalkylester, wie zum Beispiel der Isobuttersäuremethylester, können einer Oxydehydrogenierung unterworfen werden, wobei sich die niederen Alkylester der Acryl-säure oder Methacrylsäure bilden, wie zum Beispiel der Meth-acrylsäuremethylester. According to another embodiment of the present invention, the separation reaction and the esterification reaction take place simultaneously or as competitive reactions, so that the occurrence of any side reactions is substantially reduced to a minimum. The anhydrous acid is preferably separated and returned to the process while the acylium anion product can be esterified. The lower alkyl propionates or the lower alkyl isobutyrates, such as methyl isobutyrate, can be subjected to oxydehydrogenation to form the lower alkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid, such as methyl methacrylate.

Acrylsäuremethylester und Methacrylsäuremethylester werden hergestellt, indem man die erfindungsgemässe Veresterung, wie weiter oben beschrieben, durchführt und als Mischung aus Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid und Alkohol mit bis zu 20 C-Atomen Propionsäure- oder Isobuttersäurechlorid bzw. das jeweilige Fluorid und Methanol verwendet und den gebildeten Propionsäuremethylester bzw. Isobuttersäuremethylester in der Dampfphase einer Oxydehydrogenierung unterwirft. Acrylic acid methyl ester and methacrylic acid methyl ester are prepared by carrying out the esterification according to the invention as described above and using as a mixture of carboxylic acid chloride or fluoride and alcohol with up to 20 carbon atoms propionic acid or isobutyric acid chloride or the respective fluoride and methanol and the formed propionate or methyl isobutyrate in the vapor phase of an oxydehydrogenation.

Das erfindungsgemässe Verfahren bezieht sich also auf die Veresterung einer Mischung, die ein Acyliumanion-Produkt, wie z. B. ein Acyliumfluorid oder Acyliumchlorid enthält, wobei als Beispiel das Isobuttersäurefluorid erwähnt sei. Vorzugsweise enthält die zu veresternde Mischung ein Acyliumanion-Produkt, das durch die Umsetzung von Kohlenmonoxid, einer hier erwähnten Säure und einer hier erwähnten organischen Verbindung hergestellt werden könnte. Die Veresterung des Acyliumanion-Produktes erfolgt mit einer geringeren Menge an Alkohol als der gesamten Menge an Alkohol, die benötigt würde, um die gesamte Menge an Acyliumanion-Produkten der Mischung unter Bildung des entsprechenden Carbonsäureesters zu verestern, wobei als Beispiel für einen so herstellbaren Carbonsäureester der Isobuttersäuremethylester erwähnt sei. Die Umsetzung wird vorzugsweise unter solchen Bedingungen durchgeführt, unter denen sich der Carbonsäureester bildet und die Säure regeneriert wird, wie dies nachfolgend näher erläutert wird. The inventive method thus relates to the esterification of a mixture containing an acylium anion product, such as. B. contains an acylium fluoride or acylium chloride, the isobutyric acid fluoride being mentioned as an example. The mixture to be esterified preferably contains an acylium anion product which could be produced by the reaction of carbon monoxide, an acid mentioned here and an organic compound mentioned here. The esterification of the acylium anion product is carried out with a smaller amount of alcohol than the total amount of alcohol which would be required to esterify the entire amount of acylium anion products of the mixture to form the corresponding carboxylic acid ester, taking as an example of a carboxylic acid ester which can be prepared in this way the methyl isobutyrate should be mentioned. The reaction is preferably carried out under conditions under which the carboxylic acid ester forms and the acid is regenerated, as will be explained in more detail below.

Es können 1-100% der Säure aus der veresterten Reaktionsmischung abgetrennt werden und diese Menge der abgetrennten Säure kann zur Reaktion mit dem Kohlenmonoxid und der genannten organischen Verbindung zurückgeführt werden, um 1-100% of the acid can be separated from the esterified reaction mixture and this amount of the separated acid can be returned to the reaction with the carbon monoxide and the organic compound mentioned

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weitere Mengen an einer Mischung herzustellen, die das Acyliumanion-Produkt, das im erfindungsgemässen Verfahren als Ausgangsprodukt verwendet wird, und die wasserfreie Säure enthält. to produce further amounts of a mixture which contains the acylium anion product which is used as the starting product in the process according to the invention and the anhydrous acid.

Man kann auch 1-100% des Carbonsäureesters aus der veresterten Mischung abtrennen und 1-100% der Mischung des Veresterungsproduktes, die zurückbleibt, nachdem der Carbonsäureester aus dieser Mischung abgetrennt wurde, in die Reaktion zurückgeführt und mit dem Kohlenmonoxid und der genannten organischen Verbindung umsetzen, wobei sich weitere Mengen an der Mischung bilden, die das Acyliumanion-Produkt enthält. One can also separate 1-100% of the carboxylic acid ester from the esterified mixture and 1-100% of the mixture of the esterification product which remains after the carboxylic acid ester has been separated from this mixture, returned to the reaction and reacted with the carbon monoxide and the organic compound mentioned , forming further amounts of the mixture containing the acylium anion product.

Wie schon weiter oben erwähnt, können erhaltene Carbonsäureester, und zwar insbesondere die kurzkettigen Alkylester der Propionsäure und/oder der Isobuttersäure, wie z. B. Propionsäuremethylester oder Isobuttersäuremethylester einem direkten Oxydehydrogenierungsverfahren nach bekannten Verfahrensschritten unterworfen werden, um die entsprechenden ungesättigten niederen Alkylester herzustellen, wiez. B. Acrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester. As already mentioned above, carboxylic acid esters obtained, in particular the short-chain alkyl esters of propionic acid and / or isobutyric acid, such as. B. methyl propionate or methyl isobutyrate are subjected to a direct oxydehydrogenation process according to known process steps to produce the corresponding unsaturated lower alkyl esters, such as. B. methyl acrylate or methyl methacrylate.

Die Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Acyliumanion-Produktes sind die folgenden: The starting materials for making the acylium anion product are the following:

Das hier beschriebene Acyliumanion-Produkt, wie z.B. Isobuttersäurefluorid, kann nach beliebigen Verfahren hergestellt werden, wiez. B. durch Umsetzung von Isobuttersäurechlorid oder -bromid mit Fluorwasserstoffsäure, wobei sich Isobuttersäurefluorid bildet und man die dabei gebildete Chlorwasserstoffsäure oder Bromwasserstoffsäure zurückgewinnt. Das Acyliumanion-Produkt wird jedoch bevorzugt nach dem Verfahren hergestellt, das im Schweizer Patent Nr. 656872 (Gesuch Nr. 3478/82-0) beschrieben ist. The acylium anion product described here, e.g. Isobutyric acid fluoride, can be prepared by any method, such as. B. by reacting isobutyric acid chloride or bromide with hydrofluoric acid, isobutyric acid fluoride being formed and the hydrochloric acid or hydrobromic acid formed thereby being recovered. However, the acylium anion product is preferably prepared by the process described in Swiss Patent No. 656872 (Application No. 3478 / 82-0).

Im erfindungsgemässen Verfahren werden wasserfreie Fluorwasserstoff- oder Chlorwasserstoffsäure eingesetzt. Diese Säuren sollen im wesentlichen frei von Wasser sein, d. h. sie sollen in wasserfreier Form vorliegen. Unter dem Ausdruck «wasserfrei», wie er hier verwendet wird, versteht man, dass die fraglichen Verbindungen im wesentlichen frei von Wasser sind, d. h. dass in ihnen weniger als 200 Teile pro Million an Wasser vorliegen bzw. dass dann, wenn Wasser anwesend ist, dieses die Reaktion unter Bildung des Carbonsäureesters nicht stört. In the process according to the invention, anhydrous hydrofluoric or hydrochloric acid are used. These acids are said to be substantially free of water, i.e. H. they should be in anhydrous form. The term "anhydrous" as used herein means that the compounds in question are essentially free of water, i. H. that there is less than 200 parts per million of water in them or that when water is present, this does not interfere with the reaction to form the carboxylic acid ester.

Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens am meisten bevorzugte wasserfreie Säure ist Fluorwasserstoffsäure. The most preferred anhydrous acid for carrying out the process according to the invention is hydrofluoric acid.

45 In der Folge werden die zur Veresterung des Acyliumanion-Produktes verwendbaren Alkohole näher beschrieben: 45 The alcohols that can be used to esterify the acylium anion product are described in more detail below:

Die Alkohole, die zur Durchführung des beschriebenen Veresterungsverfahrens herangezogen werden, sind primäre Alkohole oder sekundäre Alkohole mit jeweils bis zu 20 Kohlen-50 Stoffatomen, welche sich unter den angewandten Veresterungsbedingungen und den eingesetzten Abtrennungsverfahren nicht zersetzen und wobei die wasserfreie Säure geliefert wird, ohne dass eine Reaktion mit der zurückgewonnenen wasserfreien Säure eintritt. Bevorzugte Alkanole sind dabei diejenigen, die 55 bis zu 5 Kohlenstoffatomen pro Molekül aufweisen. Ganz speziell bevorzugte Alkohole sind Methanol, Äthanol und Propa-nol. Der am meisten bevorzugte Alkohol ist Methanol. The alcohols that are used to carry out the esterification process described are primary alcohols or secondary alcohols, each with up to 20 carbon-50 atoms, which do not decompose under the esterification conditions and the separation processes used, and the anhydrous acid is supplied without a reaction with the recovered anhydrous acid occurs. Preferred alkanols are those which have 55 to 5 carbon atoms per molecule. Alcohols which are particularly preferred are methanol, ethanol and propanol. The most preferred alcohol is methanol.

In der Folge wird das Veresterungsverfahren zur Herstellung der Carbonsäureester näher erläutert. 60 Die Veresterungsreaktion des Acyliumanion-Produktes, beispielsweise des Isobutyrylfluorides mit einem Alkohol, insbesondere Methanol, wird bei Temperaturen durchgeführt, die im Bereich von 20 bis 150 °C liegen und bei Drucken, die im Bereich von 1 bis 340 bar liegen. Im allgemeinen wird die Veresterungsre-65 aktion bei Temperaturen durchgeführt, die im Bereich von 40 bis 70 °C liegen und bei Drucken, die im Bereich von 3,3 bis 6,7 bar liegen. Die Temperatur und der Druck werden dabei so gewählt, dass eine Zersetzung der herzustellenden Produkte verhindert The esterification process for the preparation of the carboxylic acid esters is explained in more detail below. 60 The esterification reaction of the acylium anion product, for example the isobutyryl fluoride with an alcohol, in particular methanol, is carried out at temperatures in the range from 20 to 150 ° C. and at pressures in the range from 1 to 340 bar. In general, the esterification reaction is carried out at temperatures in the range from 40 to 70 ° C. and at pressures in the range from 3.3 to 6.7 bar. The temperature and the pressure are chosen so that the products to be manufactured are not decomposed

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4 4th

wird und dass die Abtrennungen der Produkte erleichtert werden. and that the separation of the products will be facilitated.

Es ist vorzuziehen, dass die Reaktionsteilnehmer während der Veresterung gerührt werden. In vielen Fällen, wo ein rasches Mischverfahren durchgeführt wird, kann die Veresterungsreaktion mit der gleichzeitig ablaufenden Zurückgewinnung der wasserfreien Säure, wie zum Beispiel der Fluorwasserstoffsäure, innerhalb von Sekunden oder Minuten durchgeführt werden. It is preferred that the reactants be stirred during the esterification. In many cases where a rapid mixing process is carried out, the esterification reaction with the concurrent recovery of the anhydrous acid, such as hydrofluoric acid, can be carried out within seconds or minutes.

Die kritische Grösse bei der Durchführung der Veresterungsreaktion ist die Aufrechterhaltung des Molverhältnisses von Alkohol, beispielsweise von Methanol, zu dem Acyliumanion-Produkt und dieses Molverhältnis muss unterhalb des Wertes 1:1 liegen. Das heisst also, dass die gesamte Menge an Alkohol, die mit der Mischung umgesetzt wird, welche das Acyliumanion-Produkt enthält, geringer sein muss als die Menge an Alkohol, die benötigt wird, um das gesamte Acyliumanion-Produkt unter Bildung des Carbonsäureesters umzusetzen. The critical variable in carrying out the esterification reaction is the maintenance of the molar ratio of alcohol, for example methanol, to the acylium anion product and this molar ratio must be below the value 1: 1. That is, the total amount of alcohol that is reacted with the mixture containing the acylium anion product must be less than the amount of alcohol that is required to react the entire acylium anion product to form the carboxylic acid ester.

Die gesamte Menge an Alkohol kann in die Mischung, welche das Acyliumanion-Produkt enthält, eingespritzt werden. Vorzugsweise wird jedoch der Alkohol in kleineren Teilmengen zu der Mischung, welche das Acyliumanion-Produkt enthält, zugegeben. The entire amount of alcohol can be injected into the mixture containing the acylium anion product. However, the alcohol is preferably added in smaller portions to the mixture containing the acylium anion product.

Der Veresterungsschritt ist eine exotherme Reaktion und ein Kühlen kann nötig sein. Die der Veresterung zugeführte Mischung kann auch Kohlenmonoxid, unumgesetzte organische Verbindung, wasserfreie Säure und Carbonsäureester enthalten. Vorzugsweise enthält die Mischung wasserfreie Säure, und zwar insbesondere dann, wenn das Acyliumanion-Produkt das Isobuttersäurefluorid ist. Wenn ein Acyliumanion-Produkt, wie zum Beispiel Isobuttersäurefluorid, verestert wird, dann liegt das Verhältnis der Menge an wasserfreier Säure, wie zum Beispiel an Fluorwasserstoffsäure, zu Isobuttersäurefluorid im Bereich von 0,01-95,5 Gew.-Teilen an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure zu 99,09-4,5 Gew.-Teilen an Isobuttersäurefluorid. Vorzugsweise liegt jedoch das Mengenverhältnis im Bereich von 10,0-90,0 Gew.-Teilen an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure zu 90-10 Gew.-Teilen an Isobuttersäurefluorid. Die Menge an wasserfreier Säure, beispielsweise Fluorwasserstoffsäure, in der Mischung hängt von der Effizienz der Arbeitsweise des Verfahrens sowie der Leichtigkeit der Abtrennung der wasserfreien Säure von der Produktmischung ab. Die wasserfreie Säure kann Fluorwasserstoffsäure sein und die Produktmischung, die das Acyliumanion-Produkt enthält, kann beispielsweise eine Mischung aus Isobuttersäurefluorid, Fluorwasserstoffsäure, Kohlenmonoxid und dem Isobuttersäurealkylester, beispielsweise dem Isobuttersäuremethylester, sein. The esterification step is an exothermic reaction and cooling may be necessary. The mixture supplied to the esterification can also contain carbon monoxide, unreacted organic compound, anhydrous acid and carboxylic acid ester. The mixture preferably contains anhydrous acid, particularly when the acylium anion product is the isobutyric acid fluoride. When an acylium anion product such as isobutyric acid fluoride is esterified, the ratio of the amount of anhydrous acid such as hydrofluoric acid to isobutyric acid fluoride is in the range of 0.01-95.5 parts by weight of anhydrous hydrofluoric acid 99.09-4.5 parts by weight of isobutyric acid fluoride. However, the ratio is preferably in the range of 10.0-90.0 parts by weight of anhydrous hydrofluoric acid to 90-10 parts by weight of isobutyric acid fluoride. The amount of anhydrous acid, for example hydrofluoric acid, in the mixture depends on the efficiency of the operation of the process and the ease with which the anhydrous acid is separated from the product mixture. The anhydrous acid can be hydrofluoric acid and the product mixture containing the acylium anion product can be, for example, a mixture of isobutyric acid fluoride, hydrofluoric acid, carbon monoxide and the isobutyric acid alkyl ester, for example the isobutyric acid methyl ester.

Nachdem die Veresterungsreaktion vollständig ist, was von den Reaktionsbedingungen abhängt, können 1-100% des gebildeten Carbonsäureesters von der Produktmischung der Veresterungsreaktion abgetrennt werden. Vorzugsweise werden 80-100% des Carbonsäureesters abgetrennt und die dann nach dieser Abtrennung zurückbleibende veresterte Produktmischung wird vorzugsweise wieder in das Verfahren zur Herstellung des Acyliumions eingeführt und einerweiteren Reaktion mit den Reaktionsteilnehmern unterworfen, um weitere Mengen an dem Acyliumanion-Produkt zu liefern. Dieser rückgeführte Produktstrom kann Kohlenmonoxid und/oder wasserfreie Säure und/oder unumgesetzte organische Verbindung und/oder das unveresterte Acyliumanion-Produkt enthalten. After the esterification reaction is complete, depending on the reaction conditions, 1-100% of the carboxylic acid ester formed can be separated from the product mixture of the esterification reaction. Preferably 80-100% of the carboxylic acid ester is separated and the esterified product mixture remaining after this separation is preferably reintroduced into the process for the preparation of the acylium ion and subjected to a further reaction with the reactants in order to supply further amounts of the acylium anion product. This recycle product stream may contain carbon monoxide and / or anhydrous acid and / or unreacted organic compound and / or the unesterified acylium anion product.

Es können aber auch 1-100% und vorzugsweise 80-100% der wasserfreien Säure aus der Mischung der Veresterungsprodukte abgetrennt werden und diese wasserfreie Säure wird vorzugsweise in das Verfahren zurückgeführt, um dort weitere Mengen an dem Acyliumanion-Produkt zu bilden. Dieserzurückgeführte Produktstrom kann kleine Mengen an nicht abgetrenntem unver-estertem Acyliumanion-Produkt und/oder an Carbonsäureester und/oder unumgesetzter organischer Verbindung enthalten. However, 1-100% and preferably 80-100% of the anhydrous acid can also be separated from the mixture of the esterification products and this anhydrous acid is preferably returned to the process in order to form further amounts of the acylium anion product there. This recycle product stream may contain small amounts of undissolved unesterified acylium anion product and / or carboxylic acid ester and / or unreacted organic compound.

Die Abtrennung kann nach irgendeinem der bekannten Abtrennungsverfahren durchgeführt werden, beispielsweise durch Destillation oder eine Lösungsmittelextraktion. Vorzugsweise wird eine Destillation angewandt. The separation can be carried out by any of the known separation methods, for example by distillation or solvent extraction. Distillation is preferably used.

Eine bevorzugte Ausführungsart des Verfahrens zur Herstellung der Carbonsäureester umfasst die folgenden Arbeitsschritte: Es wird eine Veresterung eines organischen Acyliumanion-Produktes, wie es hier beschrieben wird, mit einem Alkohol durchgeführt, der hier beschrieben ist, wobei man im wesentlichen wasserfreie Bedingungen aufrecht erhält und den Carbonsäureester, unumgesetzten Alkohol, die wasserfreie Säure und das unumgesetzte Anion-Produkt unter solchen Bedingungen abtrennt, unter denen die Veresterung im wesentlichen vollständig abläuft. A preferred embodiment of the process for the preparation of the carboxylic acid esters comprises the following steps: An esterification of an organic acylium anion product, as described here, is carried out with an alcohol, which is described here, maintaining essentially anhydrous conditions and the Carboxylic acid esters, unreacted alcohol, the anhydrous acid and the unreacted anion product are separated under those conditions under which the esterification proceeds essentially completely.

Bei dem Verfahren kann ausserdem die Veresterung ablaufen, während man 80-100% der wasserfreien Säure und vorzugsweise 90-100% der wasserfreien Säure abtrennt und diese abgetrennte wasserfreie Säure bevorzugt in das Verfahren zur Herstellung des Acyliumanion-Produktes zurückführt. In the process, the esterification can also take place while 80-100% of the anhydrous acid and preferably 90-100% of the anhydrous acid are separated off and this separated anhydrous acid is preferably returned to the process for the preparation of the acylium anion product.

Aus der erhaltenen Veresterungsmischung kann man z. B. auch 90 bis 100% des Carbonsäureesters sowie 80 bis 100% der wasserfreien Säure abtrennen, wobei diese wasserfreie Säure gewöhnlich in das Verfahren zur Herstellung des Acyliumanions zurückgeleitet wird. From the esterification mixture obtained, z. B. also separate 90 to 100% of the carboxylic acid ester and 80 to 100% of the anhydrous acid, this anhydrous acid usually being returned to the process for the preparation of the acylium anion.

Vorzugsweise wird die Abtrennung während der Veresterung durchgeführt, indem man die Mischung der Veresterungsreaktion unter solchen Bedingungen destilliert, unter welchen die Veresterung des Acyliumanion-Produktes weiterläuft, bis sie im wesentlichen vollständig ist. Dies heisst, dassz. B. 80 bis 100% des Acyliumanion-Produktes unter Bildung des Carbonsäureesters verestert werden und vorzugsweise 90-100% in den Ester übergeführt werden können. Die Destillationsbedingungen werden dabei gewöhnlich so gewählt, dass die Bildung von Nebenprodukten wesentlich vermindert wird. Ferner sollten die Destillationsbedingungen auch so eingestellt werden, dass die Halogensäuren so entfernt werden können, dass die Bildung von halogenierten Nebenprodukten wesentlich vermindert wird. Preferably, the separation is carried out during the esterification by distilling the mixture of the esterification reaction under conditions under which the esterification of the acylium anion product continues until it is substantially complete. This means that B. 80 to 100% of the acylium anion product can be esterified to form the carboxylic acid ester and preferably 90-100% can be converted into the ester. The distillation conditions are usually chosen so that the formation of by-products is significantly reduced. Furthermore, the distillation conditions should also be set so that the halogen acids can be removed so that the formation of halogenated by-products is significantly reduced.

Vorzugsweise liegen die Ausbeuten bei der Veresterungsreaktion im wesentlichen im Bereich von 80-100%, wobei Ausbeuten, die im Bereich von 90-100% zu finden sind, stark bevorzugt sind. The yields in the esterification reaction are preferably essentially in the range from 80-100%, with yields which can be found in the range from 90-100% being very preferred.

In der Folge wird der Reaktionsbehälter zur Durchführung einer bevorzugten Veresterung und eine Trennapparatur näher beschrieben: The reaction vessel for carrying out a preferred esterification and a separation apparatus is described in more detail below:

In der Fig. 1 wird ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Veresterungsapparatur und einer bevorzugten Trennapparatur veranschaulicht. Diese Vorrichtung kann zur Durchführung der hier beschriebenen Veresterungsverfahren angewandt werden, sie ist jedoch insbesondere nützlich, wenn die Veresterung von Isobuttersäurefluorid mit Methanol unter Bildung des Isobuttersäuremethylesters durchgeführt werden soll. Das Produkt, welches das Acyliumanion enthält, beispielsweise das Material, welches das Isobuttersäurefluorid liefert, ist in der Zeichnung mit 20 dargestellt und es wird durch die Leitung 30 über die Messpumpe 32 und über die Leitung 34, den Hahn 36 und die Leitung 38 in den Reaktionsbehälter 40 eingeführt, in welchem die Veresterung durchgeführt wird. In dem Vereste-rungs-Reaktionsbehälter 40 wird das Acyliumanion-Produkt mit dem Alkohol umgesetzt, beispielsweise mit Methanol. Der Alkohol wird von dem Vorratsbehälter 42 über die Messpumpe 44 in den Veresterungsreaktionsbehälter 40 über die Leitung 46, den Hahn 48 und die Leitung 50 eingeführt. Die Zuführungen für das Acyliumanion-Produkt, beispielsweise das Isobuttersäurefluorid und den Alkohol, beispielsweise das Methanol, treten in den Veresterungsreaktionsbehälter 40 durch hier nicht gezeigte Dispergierdüsen ein, die mit der Leitung 38 bzw. mit der Leitung 50 verbunden sind. Der Veresterungsreaktionsbehälter 40 kann mit Widerstandskörpern, Leitblechen oder anderen Vorrichtun- 1 shows a schematic diagram of a preferred esterification apparatus and a preferred separation apparatus. This device can be used to carry out the esterification processes described herein, but is particularly useful when the esterification of isobutyric acid fluoride with methanol is to be carried out to form the methyl isobutyrate. The product which contains the acylium anion, for example the material which provides the isobutyric acid fluoride, is shown in the drawing at 20 and it is fed through line 30 via measuring pump 32 and via line 34, tap 36 and line 38 into the Reaction vessel 40 introduced, in which the esterification is carried out. In the esterification reaction vessel 40, the acylium anion product is reacted with the alcohol, for example with methanol. The alcohol is introduced from the storage container 42 via the measuring pump 44 into the esterification reaction container 40 via the line 46, the tap 48 and the line 50. The feeds for the acylium anion product, for example the isobutyric acid fluoride and the alcohol, for example the methanol, enter the esterification reaction vessel 40 through dispersing nozzles, not shown here, which are connected to line 38 and line 50, respectively. The esterification reaction container 40 can be equipped with resistance bodies, baffles or other devices.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

f>5 f> 5

5 656 872 5,656,872

gen versehen sein, die eine rasche Vermischung der Reaktanten 96, und ein Teil oder die gesamte Menge davon werden über die gewährleisten. Die Reaktionsmischung, die aus dem Vereste- Leitung 98 in die Destillationskolonne an der Stelle 58 eingeführt rungsreaktionsbehälter 40 kommt, tritt über die Leitung 42 an und dort weiter unter Rückfluss destilliert. genes that ensure rapid mixing of the reactants 96, and part or all of which will ensure about the. The reaction mixture, which comes from the Vereste line 98 into the distillation column at point 58, is introduced into the reaction vessel 40 via line 42 and is further distilled there under reflux.

der Stelle 56 in die Destillationskolonne 52 ein. Die Stelle 56 der Die Arbeitsweise der Kühlvorrichtungen und der Trennvor- position 56 in the distillation column 52. The point 56 of the operation of the cooling devices and the separating

Destillationskolonne befindet sich zwischen der Rückfluss-Ein- 5 richtungen können von dem Fachmann auf diesem Gebiet so gangsstelle 58 dieser Destillationskolonne und oberhalb der eingestellt werden, dass mit Hilfe dieser Vorrichtungen die The distillation column is located between the reflux devices and can be set by the person skilled in the art in this area 58 of this distillation column and above that that with the aid of these devices the

Stelle 60 der Kolonne, an welcher die flüssige Phase entfernt Entfernung von Verunreinigungen und/oder Nebenprodukten, Point 60 of the column at which the liquid phase removes removal of impurities and / or by-products,

wird. Die Destillationskolonne 52 wird so betrieben, dass unum- die entweder stärker flüchtig sind oder weniger flüchtig sind als gesetztes Anion der organischen Säure, beispielsweise Isobuty- Fluorwasserstoffsäure erleichtert wird. becomes. The distillation column 52 is operated in such a way that it is either more volatile or less volatile than the set anion of the organic acid, for example isobutene hydrofluoric acid.

rylfluorid entfernt wird und ferner auch unumgesetzter Alkohol, 10 Gemäss einer weiteren Ausführungsart der vorliegenden beispielsweise Methanol und ausserdem die regenerierte Säure, Erfindung ist es möglich, über die Leitung 104 ein weiteres beispielsweise Fluorwasserstoffsäure. Ferner wird die Destilla- Lösungsmittel, also ein sogenanntes Sekundärlösungsmittel tionskolonne so betrieben, dass die Veresterungsreaktion, die im zuzusetzen, das als Abdampfmittel dient und die Entfernung des ryl fluoride is removed and also unconverted alcohol, 10 According to a further embodiment of the present, for example, methanol and also the regenerated acid, the invention, it is possible via line 104 another, for example hydrofluoric acid. Furthermore, the distilla solvent, that is, a so-called secondary solvent ion column, is operated in such a way that the esterification reaction which is to be added serves as an evaporation agent and the removal of the

Veresterungsreaktor 40 begonnen hatte, innerhalb der Destilla- Acyliumanion-Additionsproduktes, beispielsweise des Isobut- Esterification reactor 40 had started, within the distilla acylium anion addition product, for example the isobutene

tionskolonne 52 vollständig abläuft. 15 tersäurefluorides von dem Ester, beispielsweise dem Isobutter- tion column 52 runs completely. 15 tersäurefluorides from the ester, for example the isobutter

Diese Destillationskolonne 52 ist in der Fig. 1 mit ihren säuremethylester erleichtert. In diesem Falle wird der Wärme- This distillation column 52 is lightened in FIG. 1 with its methyl acid ester. In this case the heat

Einlassstellen und Auslassstellen dargestellt und sie ist besonders austauscher 64 weggelassen und die gesamte Wärmeenergie in gut anwendbar, um im wesentlichen unter wasserfreien Bedin- den Austauscher 90 eingebracht. Inlet and outlet points are shown and it is particularly omitted exchanger 64 and the entire thermal energy is well applicable to the exchanger 90 is introduced essentially under anhydrous conditions.

gungen eine Veresterung des Isobuttersäurefluorides mit Metha- Bei einer anderen Ausführungsart kann die Höhe der Stelle noi durchzuführen. Es sei jedoch daraufhingewiesen, dass in 20 60 so ausgewählt werden, dass der Wärmeaustauscher 64 wegfällt dieser Kolonne die Zugabepunkte und Entnahmepunkte leicht und es wird die gesamte Wärmeenergie in den Austauscher 90 esterification of the isobutyric acid fluoride with methane. In another embodiment, the height of the point can be carried out. However, it should be pointed out that in 20 60 are selected such that the heat exchanger 64 is omitted from this column, the addition and removal points easily and the total thermal energy in the exchanger 90

modifiziert werden können, wie dies für einen Fachmann auf eingebracht. can be modified as introduced by a person skilled in the art.

dem Gebiet bekannt ist, um die Kolonne an die wasserfreie Bei einer weiteren Ausführungsart wird ein Lösungsmittel Veresterung mit anderen Alkoholen als Methanol anzupassen. gemeinsam mit dem Alkohol, beispielsweise Methanol, in den Wenn beispielsweise der Siedepunkt des Esters unter demjeni- 25 Veresterungsreaktionsbehälter 40 eingeführt, wobei dieses wei-gen der wasserfreien Säure liegt, dann muss der Entnahmepunkt tere Lösungsmittel zur Verdünnung und zur Vermischung des für den Ester am Oberende der Kolonne liegen, während sich der Alkohols mit der Reaktionsmischung dient und auch dazu, die Entnahmepunkt für die wasserfreie Säure unterhalb des Entnah- Abdampfung der zurückgewonnenen wasserfreien Säure, bei-mepunktes für den Ester befinden muss. spielsweise der Fluorwasserstoffsäure zu erleichtern. Dieses Die flüssige Phase, welche unumgesetzten Alkohol, beispiels- 30 Lösungsmittel wird dann über die Reinigungsvorrichtung 102 weise Methanol und/oder das Acyliumanion-Additionsprodukt, entfernt. Das verwendete Lösungsmittel muss gegenüber den beispielsweise Isobuttersäurefluorid und/oder Fluorwasserstoff- Reaktanten und den Reaktionsbedingungen und Trennungsbe-säure und/oder den Ester, beispielsweise den Isobuttersäure- dingungen inert sein und es darf mit dem gebildeten Ester, methylester enthält, wird am Entnahmepunkt 60 aus der beispielsweise dem Isobuttersäuremethylester und auch mit der Kolonne 52 entnommen und diese flüssige Phase wird über die 35 wasserfreien Säure, beispielsweise der Fluorwasserstoffsäure, Leitung 62 in den Wärmeaustauscher 64 eingeführt, und dort, kein Azeotrop bilden. Ferner muss der Siedepunkt des Lösungsfalls nötig, gekühlt. Dann wird sie über die Leitung 66 der mittels zwischen demjenigen der wasserfreien Säure, beispiels-Messpumpe 68 zugeführt und über die Leitung 70 in den Vereste- weise der Fluorwasserstoffsäure, und des Esters, beispielsweise rungsreaktionsbehälter 40 eingeführt. Das Acyliumanion-Pro- des Isobuttersäuremethylesters, liegen, so dass dieTrennung dukt, beispielsweise Isobuttersäurefluorid, reagiert dann mit 40 gefördert wird. Vorzugsweise hat das Lösungsmittel eine nied-dem Alkohol, beispielsweise dem Methanol, während des rige Verdampfungswärme. Lösungsmittel, die bei der Durchfüh-Abdampfverfahrens, welches zwischen dem Zugabepunkt 56 rung der Veresterung und auch zur Erleichterung der Trennung und dem Punkt 60 abläuft, wo der Flüssigkeitsstrom abgezogen des mit dem Methanol veresterten Isobuttersäurefluorides geeig-wird. Während des Abdampfverfahrens wird also das Acylium- net sind, sind solche Fluorkohlenwasserstoffe, insbesondere anion-Produkt im wesentlichen in den Ester übergeführt, bei- 43 fluorierte Alkane, die bis zu 20 Kohlenstoff atome aufweisen, spielsweise zu dem Isobuttersäuremethylester verestert, wobei aber speziell bevorzugt sind diejenigen, die bis zu 5 Kohlenstoff-dieser Ester sich in der Kolonne nach unten durch den Abdampf- atome besitzen. is known in the art to adapt the column to the anhydrous. In another embodiment, a solvent is esterification with alcohols other than methanol. together with the alcohol, for example methanol, into the If, for example, the boiling point of the ester is introduced below the esterification reaction vessel 40, which is because of the anhydrous acid, then the withdrawal point must be thinner to dilute and mix the ester The upper end of the column is while the alcohol is used with the reaction mixture and also for the removal point for the anhydrous acid to be below the removal and evaporation of the recovered anhydrous acid, at the point for the ester. for example, to facilitate hydrofluoric acid. The liquid phase, which contains unreacted alcohol, for example solvent, is then removed via the cleaning device 102, such as methanol and / or the acylium anion addition product. The solvent used must be inert towards, for example, isobutyric acid fluoride and / or hydrogen fluoride reactants and the reaction conditions and separation acid and / or the ester, for example the isobutyric acid conditions, and it may contain, with the ester formed, methyl ester at the withdrawal point 60 which is removed, for example, from the methyl isobutyrate and also with the column 52 and this liquid phase is introduced via line 35 into the heat exchanger 64 via the anhydrous acid, for example hydrofluoric acid, and there does not form an azeotrope. Furthermore, the boiling point of the solution must be cooled. Then it is fed via line 66 to the medium between that of the anhydrous acid, for example measuring pump 68, and introduced via line 70 into the esterified form of hydrofluoric acid and the ester, for example reaction reaction vessel 40. The acylium anion pro- des isobutyric acid methyl ester, so that the separation duct, for example isobutyric acid fluoride, then reacts with 40 is promoted. The solvent preferably has a low alcohol, for example methanol, during the heat of vaporization. Solvent used in the evaporation process which occurs between the addition point 56 of esterification and also to facilitate separation and point 60 where the liquid stream is withdrawn from the isobutyric acid fluoride esterified with the methanol. Thus, during the evaporation process, the acylium net is, such fluorohydrocarbons, in particular anionic product, are essentially converted into the ester, for example with 43 fluorinated alkanes which have up to 20 carbon atoms, are esterified to give the methyl isobutyrate, but are particularly preferred are those that have up to 5 carbon atoms - these esters are located in the column downwards through the evaporation atoms.

bereich hindurch bewegt und der Ester dann aus der Destilla- Die Erfindung sei nun anhand der nachfolgenden Beispiele tionskolonne 52 über den Auslass 72 entfernt wird und dann über näher erläutert. area and the ester is then removed from the distillation. The invention is now to be removed using the following examples column 52 via the outlet 72 and then explained in more detail.

die Leitung 74 in den Lagerbehälter 76 befördert wird. Ein 50 In den Beispielen wurde das folgende Arbeitsverfahren verkleiner Anteil an dem Rohprodukt, das durch die Leitung 74 wendet, um die Veresterung des Isobuttersäurefluorides zu geleitet wird, kann über die Leitung 78 durch den Wärmeaustau- untersuchen, wobei die Veresterung erfindungsgemäss mit einer scher 80 und die Leitung 82 zurückgeführt werden, und dieser geringeren Menge an Methanol durchgeführt wurde als dieje-Anteil tritt dann an der Stelle 84 wieder in die Destillationsko- nige, die benötigt würde, um die gesamte Menge an Isobuttersäu-lonne 52 ein. 55 refluorid unter Bildung des Isobuttersäuremethylesters zu ver-Die wasserfreie Säure, beispielsweise Fluorwasserstoffsäure, estern. Die Veresterung wurde ferner unter semiadiabatischen die bei der Veresterungsreaktion zurückgewonnen wird, steigt Bedingungen z. B. wie folgt durchgeführt: the line 74 is conveyed into the storage container 76. A 50 In the examples, the following working method was a small fraction of the crude product which is used through line 74 to conduct the esterification of the isobutyric acid fluoride, can be examined via line 78 through the heat exchange, the esterification according to the invention being carried out with a shear 80 and the line 82 are returned, and this less amount of methanol has been carried out than the portion then returns to the distillation king at point 84, which would be required for the total amount of isobutyric acid column 52. 55 refluoride to form the methyl isobutyrate to ver- The anhydrous acid, for example hydrofluoric acid, esters. The esterification was further under semiadiabatic which is recovered in the esterification reaction, conditions increase e.g. B. performed as follows:

durch die Destillationskolonne 52 nach oben und wird am Ein 2 Liter fassendes Reaktionsgefäss, nämlich ein Hastelloy through the distillation column 52 upwards and becomes a 2 liter reaction vessel, namely a Hastelloy

Oberende beim Auslass 86 entfernt, und diese wasserfreie Säure C Parr Reaktor, war mit einem System zur Zugabe von Methanol wird dann über die Leitung 88 in den Wärmeaustauscher 90 60 versehen, und es wurde Stickstoff mit einem Druck von 34 bar eingeleitet, wo sie teilweise oder vollständig kondensiert wird verwendet. Ferner war das Reaktionsgefäss mit einem Thermo- Top end removed at outlet 86, and this anhydrous acid C Parr reactor, was equipped with a system for adding methanol, then via line 88 into heat exchanger 90 60, and nitrogen was introduced at a pressure of 34 bar, where it was partially or fully condensed is used. The reaction vessel was also equipped with a

und anschliessend wird sie über die Leitung 92 in die Trennvor- element ausgestattet, das mit einem kontinuierlich aufgezeichne- and then it is fitted via line 92 into the pre-separating element, which has a continuously recorded

richtung 94 eingebracht. Die wasserfreie Säure, beispielsweise ten Temperaturaufzeichnungsgerät verbunden war und das direction 94 introduced. The anhydrous acid, for example, was connected to the temperature recorder and that

Fluorwasserstoffsäure, wird dann über die Leitung 96 in den Reaktionsgefäss war ausserdem mit einem Luftmotor und einem Hydrofluoric acid, is then via line 96 in the reaction vessel was also with an air motor and

Lagerbehälter 98 geführt oder sie gelangt in den Behälter 102, 65 Rührer versehen, der so eingestellt wurde, dass er sich mit 1000 und wird zur Herstellung von weiteren Mengen an dem Acylium- Umdrehungen pro Minute drehte. In das Reaktionsgefäss füllte anion-Produkt wiederverwendet. Das am Boden derTrennvor- man eine gewogene Menge an den Reaktionsteilnehmern ein, richtung gebildete Material tritt aus dem Boden über die Leitung und zwar an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure, falls diese ver- Storage container 98 passed or it enters the container 102, 65 stirrer, which was set so that it turned 1000 and is rotated to produce more amounts of the acylium revolutions per minute. The anion product filled into the reaction vessel was reused. The material formed at the bottom of the separating device enters the reaction participants in a directional direction and emerges from the bottom via the line, namely of anhydrous hydrofluoric acid, if this

656 872 656 872

6 6

wendet wurde, und an Isobutersäurefluorid. wobei dieses bei einer Temperatur eines Kühlbades aus Trockeneis und Aceton gehalten wurde. was applied, and to isobutyric acid fluoride. keeping it at a temperature of a cooling bath of dry ice and acetone.

Nachdem man das Reaktionsgefäss gefüllt hat, werden die Reaktionsteilnehmer und das Reaktionsgefäss auf eine vorher festgelegte Temperatur gebracht und die automatische Tempera-turanzeige wird in Betrieb genommen. After the reaction vessel has been filled, the reaction participants and the reaction vessel are brought to a predetermined temperature and the automatic temperature display is put into operation.

Die gewogene Menge an Methanol, und zar immer weniger als diejenige Menge, die benötigt würde, um das gesamte Isobuttersäurefluorid umzusetzen, wird dann in den Reaktionsbehälter eingespritzt. Die anfängliche Temperatur, mit der das Methanol eingebracht wurde, war die Zimmertemperatur. Sobald die Veresterungsreaktion vollständig war, wurde die Mischung mit Hilfe von Gaschromatographie analysiert. The weighed amount of methanol, and less than that required to convert all of the isobutyric acid fluoride, is then injected into the reaction vessel. The initial temperature at which the methanol was introduced was room temperature. Once the esterification reaction was complete, the mixture was analyzed using gas chromatography.

Aus der Temperaturaufzeichnung konnten die Temperaturanstiege beobachtet werden. Im allgemeinen wurde der erste Temperaturanstieg auf die Mischungswärme zurückgeführt und der zweite Temperaturanstieg auf die Veresterungsreaktion. The temperature increases could be observed from the temperature recording. In general, the first temperature rise was attributed to the heat of mixing and the second temperature rise to the esterification reaction.

Beispiel 1 example 1

419,3 g (4,66 Mole) Isobuttersäurefluorid, das eine Temperatur von 26 °C besass, wurde verestert, indem man 131,2 g Methanol, das eine Temperatur von 21 °C aufwies, injizierte. Die Temperatur der Reaktionsmischung fiel am Anfang ab und sie stieg dann während der nächsten 5,25 min auf 64,6 °C an. Die Reaktion war vollständig, und die Analyse mit Hilfe der Gaschromatographie zeigte, dass sich nur wasserfreie Fluorwasserstoffsäure und Isobuttersäuremethylester gebildet hatten, und dass unumgesetztes Isobuttersäurefluorid zurückblieb. Die Mengen der Bestandteile waren wie folgt: 419.3 g (4.66 moles) of isobutyric acid fluoride at 26 ° C was esterified by injecting 131.2 g of methanol at 21 ° C. The temperature of the reaction mixture initially dropped and then rose to 64.6 ° C over the next 5.25 min. The reaction was complete and analysis by gas chromatography showed that only anhydrous hydrofluoric acid and methyl isobutyrate had formed and that unreacted isobutyric acid fluoride remained. The amounts of the ingredients were as follows:

182 g (4,1 Mole) wasserfreie Fluorwasserstoffsäure, 418,2 g (4,1 Mole) Isobuttersäuremethylester und 50,3 g (0,56 Mole) unumgesetztes Isobuttersäurefluorid. 182 g (4.1 moles) of anhydrous hydrofluoric acid, 418.2 g (4.1 moles) of methyl isobutyrate and 50.3 g (0.56 moles) of unreacted isobutyric acid fluoride.

Beispiel 2 Example 2

Eine Mischung aus 46,6 g wasserfreier Fluorwasserstoffsäure (10 Gew.-%) und 422,6 g Isobuttersäurefluorid (90 Gew.-%), die eine Temperatur von 29,3 °C aufwies, wurde mit 133 g Methanol, das eine Temperatur von 21 °C besass, verestert. Das Methanol wurde in einer einzigen Portion zugesetzt. Man stellte einen Temperaturanstieg um 20,7 °C fest und dann stieg die Temperatur während der nächsten 38,4 sek auf 128 °C an. Die Reaktion war vollständig. Die mit der Gaschromatographie durchgeführte Analyse zeigte, dass sich 416,0 g Isobuttersäuremethylester und 134,3 g wasserfreie Fluorwasserstoffsäure gebildet hatten und dass 51,8g nicht umgesetztes Isobuttersäurefluorid zurückblieben. A mixture of 46.6 g of anhydrous hydrofluoric acid (10% by weight) and 422.6 g of isobutyric acid fluoride (90% by weight), which had a temperature of 29.3 ° C., was mixed with 133 g of methanol, which was a temperature owned by 21 ° C, esterified. The methanol was added in a single portion. A temperature increase of 20.7 ° C was observed and then the temperature rose to 128 ° C over the next 38.4 seconds. The reaction was complete. Analysis by gas chromatography showed that 416.0 g of methyl isobutyrate and 134.3 g of anhydrous hydrofluoric acid had formed and that 51.8 g of unreacted isobutyric acid fluoride remained.

Beispiel 3 Example 3

Eine Mischung aus 540,4 g wasserfreier Fluorwasserstoffsäure und 59,9 g Isobuttersäurefluorid, die eine Temperatur von 30 °C aufwies, wurde verestert, indem man 18,6 g Methanol, das eine Temperatur von 22 °C besass, in einer einzigen Portion zusetzte. Unter diesen Bedingungen stieg nach 1,5 sek die Temperatur kontinuierlich von 30 °C auf 49,5 °C an. Die Reaktion war vollständig, und die Analyse zeigte, dass sich 58,2 g Isobuttersäuremethylester gebildet hatten. Die Menge an der wasserfreien Fluorwasserstoffsäure betrug 552,7 g, und es lagen 8,0 g an nicht umgesetztem Isobuttersäurefluorid vor. A mixture of 540.4 g of anhydrous hydrofluoric acid and 59.9 g of isobutyric acid fluoride, which was at a temperature of 30 ° C., was esterified by adding 18.6 g of methanol, which was at a temperature of 22 ° C., in a single portion . Under these conditions, the temperature rose continuously from 30 ° C to 49.5 ° C after 1.5 seconds. The reaction was complete and the analysis showed that 58.2 g of methyl isobutyrate had formed. The amount of anhydrous hydrofluoric acid was 552.7 g and 8.0 g of unreacted isobutyric acid fluoride was present.

Beispiel 4 Example 4

Anhand dieses Beispiels wird ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung des Isobuttersäuremethylesters beschrieben. A continuous process for the preparation of the methyl isobutyrate is described using this example.

Es wurde ein Pfropfenströmungsreaktionsbehälter verwendet. Dieser Reaktionsbehälter wurde aus einem Rohr einer Länge von 12,19 m hergestellt, das einen Innendurchmesser von 1,27 cm aufwies. Dieses Rohr besass eine Vormischzone einer Länge von 1,52 m und es war mit Stellen versehen. in welche injiziert werden konnte und die sich voneinander in Abständen von 1,5 m befanden. Das Rohr war ferner mit einer Heizvorrichtung ausgestattet. A plug flow reaction container was used. This reaction vessel was manufactured from a tube with a length of 12.19 m and an inner diameter of 1.27 cm. This pipe had a premixing zone 1.52 m long and was provided with spots. into which could be injected and which were at a distance of 1.5 m from each other. The tube was also equipped with a heater.

Die Carbonylierungsreaktion wurde bei einer Temperatur 5 von 50 °C und einem Druck von ca. 108 bar durchgeführt, wobei das Propen, die wasserfreie Fluorwasserstoffsäure und das Kohlenmonoxid in einem Molverhältnis von 1,0:14:1,3 zugesetzt wurden. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 1,52 kg pro Stunde. The carbonylation reaction was carried out at a temperature 5 of 50 ° C. and a pressure of approx. 108 bar, the propene, the anhydrous hydrofluoric acid and the carbon monoxide being added in a molar ratio of 1.0: 14: 1.3. The flow rate was 1.52 kg per hour.

10 Die wasserfreie Fluorwasserstoffsäure und das Kohlenmonoxid werden in die Vormischzone eingespritzt und dort gründlich miteinander vermischt und dann wird das Propen in die Mischung aus der wasserfreien Fluorwasserstoffsäure und dem Kohlenmonoxid in Abständen von 1,52 m eingespritzt, wobei die letzte 15 Zugabe in einem Abstand von 9,14 m vom Beginn des Reaktionsbehälters aus erfolgt. Nachdem die Umsetzung vollständig ist, wird an der Injektionsstelle, die sich in einem Abstand von 10,66 m vom Anfang des Rohres befindet, Methanol in den Reaktionsbehälter eingespritzt, und an dieser Stelle erfolgt die 20 Veresterung. Vorzugsweise wird das Methanol mit derjenigen Geschwindigkeit zugesetzt, mit der die Veresterung abläuft und sich der Isobuttersäuremethylester bildet. Die Menge an Methanol, die injiziert wird, ist geringer als die Menge des vorher gebildeten Isobuttersäurefluorides. 10 The anhydrous hydrofluoric acid and the carbon monoxide are injected into the premixing zone and thoroughly mixed there, and then the propene is injected into the mixture of the anhydrous hydrofluoric acid and the carbon monoxide at intervals of 1.52 m, the last 15 additions at a distance of 9.14 m from the start of the reaction vessel. After the reaction is complete, methanol is injected into the reaction vessel at the injection site 10.66 m from the beginning of the tube, and esterification takes place at this point. The methanol is preferably added at the rate at which the esterification takes place and the methyl isobutyrate forms. The amount of methanol injected is less than the amount of previously formed isobutyric acid fluoride.

Der Abschnitt des Reaktionsbehälters, in dem die Veresterung abläuft, wird bei einer T emperatur von etwa 40 °C und einem Druck von etwa 6.8 bar gehalten. Der Isobuttersäuremethylester wird aus der Mischung der Endprodukte durch einfache Destillation abgetrennt und das zurückbleibende Iso-30 buttersäurefluorid, das Kohlenmonoxid und die wasserfreie Fluorwasserstoffsäure werden gemeinsam mit dem Kohlenmonoxid und der wasserfreien Fluorwasserstoffsäure, die in die Vormischzone des Reaktionsbehälters injiziert werden, in die Reaktion zurückgeführt. The section of the reaction vessel in which the esterification takes place is kept at a temperature of about 40 ° C. and a pressure of about 6.8 bar. The methyl isobutyrate is separated from the mixture of the end products by simple distillation and the remaining iso-30 butyric acid fluoride, the carbon monoxide and the anhydrous hydrofluoric acid, together with the carbon monoxide and the anhydrous hydrofluoric acid, which are injected into the premixing zone of the reaction vessel, are returned to the reaction.

Bei einer anderen Ausführungsart der kontinuierlichen Reaktion vor der Durchführung der Veresterung wird die Mischung, die das Acyliumanion-Produkt, beispielsweise Isobuttersäurefluorid, enthält, durch eine Trenneinheit geleitet, in welcher der Überschuss an Kohlenmonoxid und 10-90% des Überschusses an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure entfernt werden und dann erfolgt die Rückführung, während die zurückbleibende Produktmischung, die vorzugsweise 10 Gew.-Teile wasserfreie Fluorwasserstoffsäure und 90 Gew.-Teile Isobuttersäurefluorid enthält, nach dem hier beschriebenen Verfahren 45 verestert wird, worauf dann die Abtrennung des Isobuttersäuremethylesters erfolgt und die Rückführung der danach verbleibenden Produktmischung aus unumgesetztem Isobuttersäurefluorid und wasserfreier Fluorwasserstoffsäure. In another embodiment of the continuous reaction before the esterification is carried out, the mixture containing the acylium anion product, for example isobutyric acid fluoride, is passed through a separation unit in which the excess of carbon monoxide and 10-90% of the excess of anhydrous hydrofluoric acid are removed and then the recycling takes place while the remaining product mixture, which preferably contains 10 parts by weight of anhydrous hydrofluoric acid and 90 parts by weight of isobutyric acid fluoride, is esterified according to the process 45 described here, followed by the separation of the isobutyric acid methyl ester and the recycling of the following remaining product mixture of unreacted isobutyric acid fluoride and anhydrous hydrofluoric acid.

25 25th

35 35

50 50

55 55

60 60

f>5 f> 5

Beispiel 5 Example 5

In der Folge wird die Herstellung von Acrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester erläutert. The production of methyl acrylate or methyl methacrylate is explained below.

Der Methylester der Propionsäure oder Isobuttersäure, die aus dem entsprechenden azyklischen Anion-Produkt hergestellt wurden, wie zum Beispiel aus Propionsäurefluorid oder Isobuttersäurefluorid, können nach dem hier beschriebenen Veresterungsverfahren einer Oxydehydrogenierung unterworfen werden, beispielsweise nach denjenigen Verfahren, die in den USA-Patenten Nr. 3 585 248:3 585 249?3 585 250:3 634 494:3 652 654; 3 660 514:3 766191:3 781336:3 784 483:3 855 279:3 917 673 ; 3 948 959:3 968149:3 975 301 ; 4 029 695:4 061673 ; 4 081465 und 4088 602 in der Britischen Patentschrift Nr. 1447 593 beschrieben sind. The methyl ester of propionic acid or isobutyric acid, which have been prepared from the corresponding acyclic anion product, such as, for example, from propionic acid fluoride or isobutyric acid fluoride, can be subjected to oxydehydrogenation by the esterification process described here, for example by those processes which are described in US Pat. 3 585 248: 3 585 249 - 3 585 250: 3 634 494: 3 652 654; 3 660 514: 3 766191: 3 781336: 3 784 483: 3 855 279: 3 917 673; 3,948,959: 3,968149: 3,975,301; 4,029,695: 4,061,673; 4 081465 and 4088 602 in British Patent No. 1447 593.

Vorzugsweise enthält der hierzu verwendete Katalysator Eisen, Phosphor und Sauerstoff, und er kann durch die folgende empirische Formel Preferably, the catalyst used for this contains iron, phosphorus and oxygen, and it can be represented by the following empirical formula

Fe P, O,, Fe P, O ,,

656 872 656 872

veranschaulicht werden, in welcher pro 1 Atom Eisen x den Wert von 0,25-3,5 Atomen an Phosphor darstellt und z die Anzahl der Sauerstoffatome bedeutet, die benötigt werden, um die dann noch frei bleibenden Valenzen des Katalysators abzusättigen. Speziell bevorzugte Katalysatoren sind diejenigen, die in der USA-Patentschrift Nr. 3 948 959 beschrieben sind, die einen chemischen Beschleuniger enthalten. Dieser chemische Beschleuniger kann die Formel are illustrated, in which per 1 atom of iron x represents the value of 0.25-3.5 atoms of phosphorus and z means the number of oxygen atoms which are required to saturate the remaining valences of the catalyst. Particularly preferred catalysts are those described in U.S. Patent No. 3,948,959 that contain a chemical accelerator. This chemical accelerator can do the formula

Mey aufweisen, in v/elcher Me die Beschleunigeratome Li, Na, K, Rb, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba oder Mischungen aus zwei oder mehreren derartigen Beschleunigeratome darstellt und y die Anzahl an Beschleunigeratomen pro Atom Eisen veranschaulicht. Dieser Wert y liegt im Bereich von 0,01-2,0. Mey, in which Me / Me represents the accelerator atoms Li, Na, K, Rb, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba or mixtures of two or more such accelerator atoms and y illustrates the number of accelerator atoms per atom of iron. This value y is in the range of 0.01-2.0.

Der bei dieser Oxydehydrogenierung gebildete Methylester 5 der Acrylsäure oder Methylester der Methacrylsäure wird dann durch in der Literatur beschriebenen Abtrennungsverfahren abgetrennt, beispielsweise durch Destillation in Anwesenheit eines Inhibitors für die Polymerisation oder auch durch Extraktion. The methyl ester 5 of acrylic acid or methyl ester of methacrylic acid formed in this oxydehydrogenation is then separated off by separation processes described in the literature, for example by distillation in the presence of an inhibitor for the polymerization or else by extraction.

i° Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von speziellen Beispielen unter Angabe spezieller Bedingungen erläutert wurde, soll sie dennoch durch diese speziellen Arbeitsweisen in keiner Weise beschränkt werden. i ° Although the present invention has been explained on the basis of specific examples with the specification of special conditions, it is nevertheless not intended to be restricted in any way by these special working methods.

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (13)

656 872 PATENTANSPRÜCHE656 872 PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Mischung aus Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid in einem primären Alkohol mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen, einem sekundären Alkohol mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder einer Mischung aus derartigen Alkoholen bei 20 bis 150 °C und einem Druck von 1 bis 340 bar in Anwesenheit von wasserfreier Fluorwasserstoffsäure oder Chlorwasserstoffsäure oder einer Mischung aus diesen umsetzt, wobei die anfängliche Menge an diesen wasserfreien Säuren zu dem Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid im Bereich von 0,01 bis 95,5 Gew.-Teilen an wasserfreier Säure zu 99,09 bis 4,5 Gew.-Teilen an Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid liegt und wobei die eingesetzte Alkoholmenge derart bemessen wird, dass nicht die gesamte Menge an Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid zum jeweiligen Ester umgesetzt wird. 1. A process for the preparation of carboxylic acid esters, characterized in that a mixture of carboxylic acid chloride or fluoride in a primary alcohol with up to 20 carbon atoms, a secondary alcohol with up to 20 carbon atoms or a mixture of such alcohols at 20 to 150 ° C and a pressure of 1 to 340 bar in the presence of anhydrous hydrofluoric acid or hydrochloric acid or a mixture of these, the initial amount of these anhydrous acids to the carboxylic acid chloride or fluoride in the range of 0.01 to 95.5 wt. Parts of anhydrous acid to 99.09 to 4.5 parts by weight of carboxylic acid chloride or fluoride and the amount of alcohol used is measured such that not the entire amount of carboxylic acid chloride or fluoride is converted to the respective ester. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Veresterung als Alkohol Methanol verwendet. 2. The method according to claim 1, characterized in that methanol is used as the alcohol in the esterification. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Veresterung als Alkohol Ethanol oder Propanol verwendet. 3. The method according to claim 1, characterized in that ethanol or propanol is used as the alcohol in the esterification. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als wasserfreie Säure Fluorwasserstoff verwendet. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that hydrogen fluoride is used as the anhydrous acid. 5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anfängliche Menge an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure zu Carbonsäurefluorid 10-90 Gew.-Teile an der wasserfreien Fluorwasserstoffsäure zu 90-10 Gew.-Teilen an Carbonsäurefluorid beträgt. 5. The method according to claim 4, characterized in that the initial amount of anhydrous hydrofluoric acid to carboxylic acid fluoride is 10-90 parts by weight of the anhydrous hydrofluoric acid to 90-10 parts by weight of carboxylic acid fluoride. 6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Carbonsäurefluorid Isobuttersäurefluorid und als Alkohol Methanol einsetzt und die Umsetzung in Anwesenheit von wasserfreier Fluorwasserstoffsäure durchführt, wobei die Menge an Methanol, die am Anfang zugegeben wird, im Bereich von 70-99% der Menge an Isobuttersäurefluorid beträgt und wobei die Menge an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure, die in der Mischung vorliegt, welche verestert wird, im Bereich von 10-20 Molen an wasserfreier Fluorwasserstoffsäure pro 1 Mol an Isobuttersäurefluorid liegt. 6. The method according to claim 1, characterized in that isobutyric acid fluoride is used as the carboxylic acid fluoride and methanol is used as the alcohol and the reaction is carried out in the presence of anhydrous hydrofluoric acid, the amount of methanol added at the beginning being in the range from 70-99% of The amount of isobutyric acid fluoride is and the amount of anhydrous hydrofluoric acid present in the mixture being esterified is in the range of 10-20 moles of anhydrous hydrofluoric acid per 1 mole of isobutyric acid fluoride. 7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Veresterung bei einer Temperatur von 40-70 °C und einem Druck von 3,3-6,7 bar durchführt. 7. The method according to claim 6, characterized in that one carries out the esterification at a temperature of 40-70 ° C and a pressure of 3.3-6.7 bar. 8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Destillationsschritt durchführt, um 80-100% der gebildeten Isobuttersäure aus der bei der Veresterung erhaltenen Produktmischung zu entfernen. 8. The method according to claim 7, characterized in that one carries out a distillation step in order to remove 80-100% of the isobutyric acid formed from the product mixture obtained in the esterification. 9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte der Destillation und der Veresterung gleichzeitig ablaufen. 9. The method according to claim 8, characterized in that the process steps of distillation and esterification take place simultaneously. 10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass man 90-100% des Methylesters der Isobuttersäure aus der Mischung der Veresterangsprodukte entfernt. 10. The method according to any one of claims 6-9, characterized in that 90-100% of the methyl ester of isobutyric acid is removed from the mixture of the esterified products. 11. Verfahren zur Herstellung von Acrylsäuremethylester und Methacrylsäuremethylester, dadurch gekennzeichnet, dass man die Veresterung nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 durchführt und als Mischung aus Carbonsäurechlorid bzw. -fluorid und Alkohol bis zu 20 C-Atomen Propionsäure-oder Isobuttersäurechlorid bzw. das jeweilige Fluorid und Methanol verwendet und den gebildeten Propionsäuremethyl-ester bzw. Isobuttersäuremethylester in der Dampfphase einer Oxydehydrogenierung unterwirft. 11. A process for the preparation of methyl acrylate and methyl methacrylate, characterized in that the esterification is carried out according to the process according to claim 1 and as a mixture of carboxylic acid chloride or fluoride and alcohol up to 20 C atoms of propionic acid or isobutyric acid chloride or the respective fluoride and methanol is used and the methyl propionate or methyl isobutyrate formed is subjected to an oxydehydrogenation in the vapor phase. 12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dsass man als wasserfreie Säure Fluorwasserstoffsäure verwendet. 12. The method according to claim 11, characterized in that hydrofluoric acid is used as the anhydrous acid. 13. Verfahren nach Patentanspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass man den Verfahrensschritt der Oxydehydrogenierung unter Verwendung eines Katalysators durchführt. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that one carries out the step of oxydehydrogenation using a catalyst. der aus Eisen, Phosphor und Sauerstoff zusammengesetzt ist und der die folgende empirische Formel which is composed of iron, phosphorus and oxygen and which is the following empirical formula Fe Px Oz aufweist, in welcher x einen Wert von 0,25-3,5 besitzt, so dass also auf ein vorhandenes Eisenatom in der Verbindung 0,25-3,5 Atome an Phosphor vorhanden sind und z die Anzahl der Sauerstoffatome veranschaulicht, die benötigt werden, um die noch freien Valenzen des Katalysators abzusättigen. Fe Px Oz, in which x has a value of 0.25-3.5, so that 0.25-3.5 atoms of phosphorus are present on an iron atom present in the compound and z illustrates the number of oxygen atoms, which are needed to saturate the still free valences of the catalyst.
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