CH98082A - Process for the manufacture of synthetic camphor. - Google Patents

Process for the manufacture of synthetic camphor.

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Darrasse Leon
Darrasse Etienne
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Darrasse Leon
Darrasse Etienne
Dupont Lucien
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  

  Procédé pour la     fabrication    du camphre synthétique.    La fixation des acides organiques sur  l'essence de térébenthine pour donner des  éthers     bornyliques    ou     isobornyliques    est con  nue depuis les travaux de     Bouchaxdat    et       Lafont.     



  Cette réaction a fait     1-'objet    de plusieurs  brevets ayant comme but industriel d'arriver  à. la fabrication du camphre synthétique, cha  que brevet correspondant à un acide ou un  groupe d'acides présentant des qualités spé  ciales. Parmi les acides dont l'emploi a déjà  été signalé dans les brevets antérieurs, l'on  peut citer notamment l'acide oxalique, l'acide       sébacique    et l'acide phtalique ou ses dérivés.  De tous ces acides, le plus particulièrement  intéressant à cause de son bas prix et de son  faible poids moléculaire est évidemment l'a  cide oxalique.  



  Si l'on se rapporte aux procédés décrits  dans les brevets ayant trait à l'emploi de  l'acide oxalique, l'on voit que la     partie    essen  tielle de ces procédés consiste dans l'emploi  de la chaleur appliquée à un mélange d'acide  oxalique et d'essence de térébenthine. Ce mé-    lange est porté     généralement    à une tempéra  ture de 120   à 130  . On recueille ainsi de  la     térébenthine    et des éthers     isobornyliques          des    acides oxalique et formique.

   L'action de  la chaleur à la, température de la réaction  provoque donc une destruction de l'acide     oxa-          lique    libre ou combiné, pour donner naissance  à du formiate de     bornyle.    Il se forme, de  plus, à cette température, et par suite de l'hy  dratation, des éthers et des composés     terpino-          liques    qui diminuent le rendement. Tel qu'il  est décrit dans les brevets antérieurs, ce pro  cédé donne     nu    mauvais rendement, tant pour  l'essence de     térébenthine    qui est transposée et  polymérisée, que pour l'acide oxalique qui est  détruit en partie.  



  On a déjà, d'autre part, proposé l'emploi  (le catalyseurs pour favoriser la     réaction    de  l'acide oxalique sur la térébenthine, par exem  ple des chlorures métalliques et, parmi eux  le chlorure d'aluminium et aussi les chlorures  d'antimoine et de zinc. Il a été indiqué qu'é  ventuellement, on pouvait employer un di  luant, comme le benzol ou le tétrachlorure de      carbone, mais sans insister sur ce point, et le  diluant étant mis plutôt pour modérer la réac  tion particulièrement vive avec un agent aussi  actif que le chlorure d'aluminium, puisqu'il  est dit qu'on est obligé de la. modérer par un  refroidissement artificiel quand la tempéra  ture atteint 70  .  



  La, présente     invention    permet de remédier  à. tous les inconvénients signalés     ci-dessus;     elle permet d'obtenir une utilisation     presque     totale de la térébenthine entrée en combinai  son. Quant à la     térébenthine    non entrée en  combinaison, elle n'est pas altérée et peut     req-          serv        ir,    soit pour ce même usage, soit pour  tous autres usages de la térébenthine.  



  Suivant le procédé qui fait l'objet de l'in  vention, on chauffe un mélange d'essence de  térébenthine, d'un acide organique et d'un  catalyseur liquide sous forme de composé non  métallique à une température de 100 à 150   C  pour faciliter et accélérer la réaction de la  térébenthine avec     l'acide    employé, après quoi  on saponifie l'ester de     bornyle    obtenu et  transforme le     bornéol    séparé par oxydation  en camphre. Pour l'acide organique, on donne  la préférence à l'acide oxalique.

   Comme     ca-          talysateur    liquide, on pourra employer les  carbures chlorés et     bromés    et, parmi eux, le  chlorure de méthylène, le chloroforme, le té  trachlorure de carbone, le chlorure d'éthylène,  le bromure d'éthylène et surtout un carbure  du genre du     tétrachloréthane.    Le benzène et  l'acétone, par contre, se montrent très infé  rieurs comme catalyseurs. Ces divers agents  montrent des qualités très différentes dans  leur emploi comme catalyseurs; par exemple,  an point de vue de la vitesse de réaction, le  chloroforme agit plus rapidement que le té  trachlorure .de carbone, mais tous deux sont  d'une action plus lente que le     tétracliloréthane     et le trichloréthylène.  



  La, température à laquelle se poursuit la  réaction est des plus importantes. Elle dé  pend     notamment,    de la, nature de l'acide or  ganique et     chi    catalyseur liquide employés.  En employant de l'acide oxalique anhydre       C=04H!I,    par exemple, la, température opéra  toire sera maintenue de 115 à 120   C.

      Pour un     catalyseur    à, point     d'ébullition           < assez    bas,     comme    le chloroforme, le     trichlor-          ét:hylène,    le tétrachlorure de carbone, il sera  bon de veiller à. un rapport tel entre le poids  d'essence de térébenthine et le     catalyseur    que  le mélange     boitille    à la. température voulue.

    Même avec. un. corps très volatil comme le  tétrachlorure de carbone, on emploiera de pré  férence     dans    le mélange une proportion im  portante de     tétrachlorure    pour que la     tem-          pérature        d'ébullition    débute et se tienne  L'acide     oxalique        est    peu soluble dans le  mélange, il se     dissout    au fur et à. meure clic  cours de la     réaction,    pour arriver à disparaî  tre totalement à, sa. fin.

   II se forme     une    petite  proportion     d'oxalate    acide de     bornyle,    envi  ron     \?    à 5     %    du poids de l'acide     oxalique    mis  en     oeuvre,    mais le. corps principal formé pen  dant la catalyse est (le     l'oxalate    neutre de       bornyle,    à. l'exclusion de formiate de     bornyl-.     Les deux fonctions     carboxvles    de l'acide     oxa-          lique    entrent en combinaison, contrairement  à ce qui se passe dans les procédés dans les  quels on éthérifie la.

   térébenthine avec     l'aeide          sébacique    et aussi à ce qui se passe     avec    les  divers autres acides     dérivés    de la série phta  lique qui ont été employés dans le     mème    but  et pour lesquels on obtient:     des    éthers acide.  



       I2oxalate    neutre     .de        bornyle        C\0 (C"'Hl7   <B>)</B>     -          n'est    pas     décomposé    à une température  sensiblement supérieure à, 100  . C'est uni  corps non volatil; on peut donc     facilement    le  séparer de la térébenthine mise en excès Pen  dant la réaction, soit par entraînement à la,  vapeur d'eau, soit par distillation dans le  vide; une température élevée le décompose.  



       L'oxalate    de     bornyle    peut être     saponifé     très facilement, même par des solutions  aqueuses de soude très diluées. Le produit  de la saponification est de     l'isobornéol    et de       l'oxalate    de soude; de ce dernier, l'on. peut  retirer facilement l'avide oxalique.  



  L'action catalytique est nettement démon  trée par la différence entre les temps de fini  tion de la. réaction à une     température    voisine  de 1.00  . La réaction demande, pour se faire,  30 heures avec le     fétrachloréthane,    50 heures           avec    le chloroforme et plus de 60 heures avec  le tétrachlorure de carbone; à une tempéra  ture de<B>1,40</B>  , elle est terminée avec le     tétra-          chloréthane    en une     i/    heure. Elle est aussi  nettement marquée avec les différences des  produits     obtenus.     



  On a indiqué plus haut que parmi les  acides organiques, on     prend    de préférence  l'acide     oxalique    pour la réalisation de l'inven  tion, mais on pourrait aussi se servir de l'a  cide formique, acétique, butyrique,     sébacique,          benzonique,    salicylique etc.

   Cependant pour  diverses raisons: Prix, faible poids molécu  laire, commodité de séparation de l'éther for  mique d'avec la térébenthine, facilité de la sa  ponification de     l'oxalate    de     bornyle,    et pour  la commodité de récupération de l'acide     oxa-          lique,    on a     donné    la préférence à l'acide       oxalique.     



  De même que, bien que les composés chlo  rés (le l'acétylène: trichloréthylène et     tétra-          chloréthane,    aient une action plus rapide, les  raisons de prix moins élevé et sa plus grande  commodité de séparation d'avec la     férében-          thine,    Conduisent à employer de préférence  le tétrachlorure de carbone comme catalyseur.       Exemple:     On chauffe à la vapeur, à l'ébullition et  au reflux un mélange de 40 parties de téré  benthine exempt d'eau, de 20     parties    de té  trachlorure de carbone exempt d'eau et de  5 parties d'acide     oxalique    anhydre.

   On dis  tille, au besoin, un peu de tétrachlorure pour  que la température prise dans le sein du li  quide bouillant soit environ de 115  ; à ce  moment, on fait marcher le reflux et on laisse       l'ébullition    se maintenir jusqu'à complète dis  solution de l'acide oxalique. Quand     celui-ci     est totalement disparu, ce qui demande 7 à $  heures, on distille d'abord sous vide et on  finit par un courant de vapeur d'eau.  



  Le distillat contient du     tétrachloréthane     et de la     térébenthine    non employée. On peut  soit les séparer par     rectification,    soit     réajoii-          ter    au mélange une proportion de térében  thine équivalente à celle qui est entrée en  combinaison pour recommencer une nouvelle  opération.    Le résidu de la, distillation est constitué       essentiellement        d'oxalate    de     bornyle.    La  quantité d'acide     oxalique    éthérifiée n'est pas  moindre que 95-% de l'acide mis en ouvre.

    Le poids     d'oxalate    de     bornyle    obtenu est  sensiblement le quadruple du poids de l'acide  oxalique combiné. Cet     oxalate    de     bornyle    est  saponifié ensuite par une lessive de soude  dans les conditions conformes à la pratique  de ces opérations. Cette saponification s'ef  fectue rapidement et on obtient ainsi un mé  lange     d'oxalate    -de soude et de     bornéol,    dont  on sépare le     bornéol    par     filtration    ou par  entraînement à la vapeur d'eau, ce dernier  mode permettant de l'obtenir plus propre.

    L'oxydation de ce     bornéol    par un des moyens       connus    mène directement au camphre avec  de bons rendements.



  Process for the manufacture of synthetic camphor. The fixation of organic acids on the spirit of turpentine to give bornyl or isobornyl ethers has been known since the work of Bouchaxdat and Lafont.



  This reaction has been the subject of several patents with the industrial aim of achieving. the manufacture of synthetic camphor, each patent corresponding to an acid or a group of acids having special qualities. Among the acids the use of which has already been reported in the prior patents, mention may in particular be made of oxalic acid, sebacic acid and phthalic acid or its derivatives. Of all these acids, the most particularly interesting because of its low price and low molecular weight is obviously oxalic acid.



  Referring to the processes described in the patents relating to the use of oxalic acid, it will be seen that the essential part of these processes consists in the use of heat applied to a mixture of oxalic acid. oxalic acid and turpentine. This mixture is generally brought to a temperature of 120 to 130. Turpentine and isobornyl ethers of oxalic and formic acids are thus collected.

   The action of heat at the temperature of the reaction therefore causes destruction of the free or combined oxalic acid to give rise to bornyl formate. At this temperature, moreover, and as a result of hydration, ethers and terpinoid compounds are formed which reduce the yield. As described in the prior patents, this process gives poor performance, both for the gasoline of turpentine which is transposed and polymerized, and for the oxalic acid which is partially destroyed.



  On the other hand, the use has already been proposed (the catalysts to promote the reaction of oxalic acid with turpentine, for example metal chlorides and, among them aluminum chloride and also chlorides of antimony and zinc. It was indicated that possibly a diluent, such as benzol or carbon tetrachloride, could be employed, but without insisting on this point, and the diluent being used instead to moderate the particularly sharp reaction. with an agent as active as aluminum chloride, since it is said that it is obliged to moderate it by artificial cooling when the temperature reaches 70.



  The present invention makes it possible to remedy. all the drawbacks mentioned above; it makes it possible to obtain an almost total use of the turpentine entered in the combination. As for the turpentine not entered in combination, it is not spoiled and may be used either for the same use or for all other uses of the turpentine.



  According to the process which is the subject of the invention, a mixture of turpentine, an organic acid and a liquid catalyst in the form of a non-metallic compound is heated to a temperature of 100 to 150 ° C. to facilitate and accelerate the reaction of turpentine with the acid employed, after which the bornyl ester obtained is saponified and the borneol separated by oxidation is converted into camphor. For organic acid, preference is given to oxalic acid.

   As liquid catalyst, the chlorinated and brominated carbides can be used and, among them, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, ethylene chloride, ethylene bromide and especially a carbide of the type tetrachloroethane. Benzene and acetone, on the other hand, are very inferior as catalysts. These various agents show very different qualities in their use as catalysts; for example, from the point of view of reaction rate, chloroform acts faster than carbon tetrachloride, but both are slower in action than tetracliloroethane and trichlorethylene.



  The temperature at which the reaction continues is most important. It depends in particular on the nature of the organic acid and chi liquid catalyst employed. By employing C = 04H1 anhydrous oxalic acid, for example, the operating temperature will be maintained from 115 to 120 C.

      For a catalyst with a fairly low boiling point, such as chloroform, trichloret: hylene, carbon tetrachloride, it will be good to take care. such a ratio between the weight of turpentine and the catalyst that the mixture boils at the. desired temperature.

    Even with. a. very volatile body such as carbon tetrachloride, a high proportion of tetrachloride is preferably used in the mixture so that the boiling temperature begins and remains constant Oxalic acid is sparingly soluble in the mixture, it dissolves as and when. click dies during the reaction, to manage to disappear completely at, his. end.

   A small proportion of bornyl acid oxalate is formed, approximately? at 5% by weight of the oxalic acid used, but the. the main body formed during catalysis is neutral bornyl oxalate, excluding bornyl formate. The two carboxyl functions of oxalic acid come into combination, unlike what happens in the processes in which it is etherified.

   turpentine with sebacic acid and also to what happens with the various other acids derived from the phthalic series which have been used for the same purpose and for which we obtain: acid ethers.



       Neutral bornyl oxalate C \ 0 (C "'Hl7 <B>) </B> - is not decomposed at a temperature appreciably higher than. 100. It is a non-volatile body, so it can be easily separated. excess turpentine During the reaction, either by steam stripping or vacuum distillation, high temperature decomposes it.



       Bornyl oxalate can be saponified very easily, even with very dilute aqueous sodium hydroxide solutions. The product of saponification is isoborneol and sodium oxalate; of the latter, one. can easily remove the Oxalic Greedy.



  The catalytic action is clearly demonstrated by the difference between the finish times of the. reaction at a temperature close to 1.00. The reaction requires, to be carried out, 30 hours with fetrachloroethane, 50 hours with chloroform and more than 60 hours with carbon tetrachloride; at a temperature of <B> 1.40 </B>, it is terminated with tetrachlorethane in one i / hour. It is also clearly marked with the differences in the products obtained.



  It was indicated above that among the organic acids, oxalic acid is preferably taken for carrying out the invention, but it is also possible to use formic, acetic, butyric, sebacic, benzonic or salicylic acid. etc.

   However, for various reasons: price, low molecular weight, convenience of separating formic ether from turpentine, ease of its ponification of bornyl oxalate, and for the convenience of recovering oxa acid. - lic, preference was given to oxalic acid.



  Likewise, although the chlorinated res compounds (acetylene: trichlorethylene and tetrachloroethane, have a more rapid action, the reasons of lower price and its greater convenience of separation from fereben- thine, lead preferably carbon tetrachloride is used as a catalyst Example: A mixture of 40 parts of water-free turpentine, 20 parts of carbon tetrachloride free of water is heated to steam, boiling and reflux. water and 5 parts of anhydrous oxalic acid.

   A little tetrachloride is dissolved, if necessary, so that the temperature taken in the bosom of the boiling liquid is about 115; at this point, the reflux is made to proceed and the boiling point is allowed to be maintained until complete dissolution of the oxalic acid. When this has completely disappeared, which takes 7 to $ hours, we first distill under vacuum and finish with a stream of water vapor.



  The distillate contains tetrachloroethane and unused turpentine. They can either be separated by rectification or re-add to the mixture a proportion of tereben thine equivalent to that which has entered into combination to start a new operation. The residue from the distillation consists essentially of bornyl oxalate. The amount of etherified oxalic acid is not less than 95% of the acid used.

    The weight of bornyl oxalate obtained is substantially four times the weight of the combined oxalic acid. This bornyl oxalate is then saponified with sodium hydroxide solution under conditions consistent with the practice of these operations. This saponification is carried out rapidly and a mixture of sodium oxalate and borneol is thus obtained, from which the borneol is separated by filtration or by entrainment with water vapor, the latter mode making it possible to obtain more clean.

    The oxidation of this borneol by one of the known means leads directly to camphor with good yields.

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé pour la fabrication du camphre synthétique suivant lequel on chauffe un mé lange d'essence de térébenthine, d'un acide organique et d'un catalyseur liquide sous forme de composé non métallique à une tem pérature de 100 à<B>150'</B> C pour faciliter et accélérer la réaction de la térébenthine ,avec l'acide employé, après quoi on saponifie le sel de bornyle obtenu et transforme le bor- néol séparé, par oxydation en camphre. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication, pour la réalisation duquel on-emploie comme acide de l'acide oxalique anhydre. CLAIM Process for the manufacture of synthetic camphor according to which a mixture of turpentine, an organic acid and a liquid catalyst in the form of a non-metallic compound is heated to a temperature of 100 to <B> 150 ' </B> C to facilitate and accelerate the reaction of turpentine with the acid employed, after which the bornyl salt obtained is saponified and the separated boronol is converted by oxidation into camphor. SUB-CLAIMS 1 Process according to claim, for the production of which anhydrous oxalic acid is employed as the acid. 2 Procédé suivant la revendication et la sous- revendication 1, pour la réalisation duquel on emploie comme catalyseur un- carbure halogéné. 3 Procédé suivant la revendication et la sous revendication 1, pour la réalisation duquel on emploie comme catalyseur un hydro carbure tétrachloré. 2. Process according to claim and sub-claim 1, for the realization of which a halogenated carbide catalyst is used. 3 Process according to claim and sub-claim 1, for the realization of which a tetrachlorinated hydrocarbon is used as catalyst.
CH98082D 1920-06-09 1921-05-23 Process for the manufacture of synthetic camphor. CH98082A (en)

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