DE102005023858A1 - Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spiroorthoestern durch Umsetzung eines Lactons mit einem Epoxid in Gegenwart eines Katalysators.The The invention relates to a process for the preparation of spiroorthoesters by reacting a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst.
Es ist bekannt, Spiroorthoester durch Addition von Lactonen an Epoxide in Gegenwart katalytischer Mengen einer Lewis-Säure herzustellen. K. Bodenbrenner, Liebigs Ann. Chem. 623, 183 (1959) beschreibt die Umsetzung von Lactonen mit Epoxiden zu Spiroorthoestern in Gegenwart katalytischer Mengen von Bortrifluorid-Etherat oder Zinntetrachlorid in Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel. Als Epoxide werden Ethylenoxid, Propylenoxid, Epichlorhydrin und Phenoxypropylenoxid umgesetzt. Als Lactone werden 5- und 6-gliedrige Lactone umgesetzt, im Einzelnen γ-Butyrolacton, α-Chlor-γ-butyrolacton, δ-Valerolacton und Cumarin. Die Spiroorthoester werden dabei in Ausbeuten zwischen 20 und 70 % erhalten. Für die nicht-quantitative Bildung von Orthoester werden Nebenreaktionen verantwortlich gemacht, welche durch die verwendeten Lewis-Säuren katalysiert werden, nämlich
- 1. die Polymerisierung der Epoxide und
- 2. eine Umlagerung der gebildeten Spiroorthoester.
- 1. the polymerization of epoxides and
- 2. a rearrangement of the formed Spiroorthoester.
Lee et al., Chem. Lett. 1990, 2019–2022 offenbaren die Umsetzung von γ-Butyrolacton mit Propylenoxid und γ-Valerolacton mit Epichlorhydrin in Gegenwart von N-(4-methoxybenzyl)-2-cyanopyridiniumhexafluoroantimonat als Katalysator in Abwesenheit eines Lösungsmittels. Dabei werden Ausbeuten von 45 % beziehungsweise 72 % erzielt.lee et al., Chem. Lett. 1990, 2019-2022 disclose the reaction of γ-butyrolactone with propylene oxide and γ-valerolactone with epichlorohydrin in the presence of N- (4-methoxybenzyl) -2-cyanopyridinium hexafluoroantimonate as a catalyst in the absence of a solvent. It will be Yields of 45% and 72%, respectively.
In Zh. Prikl. Khim. 59 (3), 600–604 (1986), wird die Umsetzung von γ-Butyrolacton mit Epichlorhydrin an einem perfluorierten, Sulfonsäuregruppen enthaltenden Ionenaustauscherharz (F-4SK) beschrieben.In Zh. Prikl. Khim. 59 (3), 600-604 (1986), the reaction of γ-butyrolactone with epichlorohydrin on a perfluorinated, containing sulfonic acid groups Ion exchange resin (F-4SK) described.
Die in der Literatur beschriebenen Herstellverfahren für Spiroorthoester unter Verwendung von Lewis-Säure-Katalysatoren sind überwiegend homogen katalysierte Verfahren. Diese weisen den Nachteil auf, dass der Katalysator rasch deaktiviert wird und daher in nicht unerheblichen Mengen eingesetzt werden muss. Die Ausbeuten sind niedrig und liegen, abhängig von den Einsatzstoffen, zwischen 20 und 70 %. Dabei werden Nebenprodukte, vor allem Polymere gebildet. Die Aufarbeitung des erhaltenen Produktgemischs ist aufwendig, da der Katalysator aufwendig abgetrennt beziehungsweise desaktiviert werden muss. Eine Wiedergewinnung und Rückführung des Lewis-Säure-Katalysators ist ebenfalls nicht sinnvoll möglich.The in the literature described manufacturing process for spiroorthoester using Lewis acid catalysts are predominantly homogeneously catalyzed process. These have the disadvantage that the catalyst is deactivated quickly and therefore not insignificant Quantities must be used. The yields are low and are dependent on the starting materials, between 20 and 70%. These are by-products, especially polymers formed. The workup of the product mixture obtained is complicated, since the catalyst is separated consuming or must be deactivated. A recovery and return of the Lewis acid catalyst is also not possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Spiroorthoestern aus Epoxiden und Lactonen bereitzustellen und den Nachteilen des Standes der Technik abzuhelfen. Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, ein Verfahren zur Herstellung von Spiroorthoestern bereitzustellen, welches durch hohe Ausbeuten gekennzeichnet ist und eine vereinfachte Aufarbeitung des bei der Umsetzung erhaltenen Produktgemischs ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, bei dem der Katalysator einfach abgetrennt und wieder verwendet werden kann.task The invention is an improved process for the production of spiroorthoesters of epoxides and lactones and to remedy the disadvantages of the prior art. Object of the invention in particular, it is a process for producing spiroorthoesters to provide which is characterized by high yields and a simplified workup of the obtained in the reaction Product mixture allows. The object of the invention is also to provide such a method, in which the catalyst is easily separated and reused can be.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Spiroorthoestern durch Umsetzung eines Lactons mit einem Epoxid in Gegenwart eines Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Katalysator ein saurer Heterogenkatalysator, ausgenommen fluorierte, Sulfonsäuregruppen enthaltende Ionenaustauscherharze, ist.Is solved the object by a process for the preparation of spiroorthoesters by reacting a lactone with an epoxide in the presence of a Catalyst, characterized in that the catalyst an acidic heterogeneous catalyst, except fluorinated, containing sulfonic acid groups Ion exchange resins, is.
Durch den Einsatz von Heterogenkatalysatoren wird die Herstellung von Spiroorthoestern erheblich vereinfacht. Der Heterogenkatalysator kann in einfacher Weise von dem erhaltenen Produktgemisch abgetrennt und wieder verwendet beziehungsweise bei kontinuierlicher Durchführung des Verfahrens in die Umsetzung zurückgeführt werden. Der Heterogenkatalysator wird bei der Umsetzung nicht oder nur geringfügig desaktiviert und kann wiederholt eingesetzt werden. Das Produktgemisch kann nach Abtrennung des Katalysators ohne weitere aufwendige Aufarbeitung destillativ in die einzelnen Komponenten aufgetrennt werden. Durch die mögliche Rückführung des Heterogenkatalysators und von nicht umgesetzten Edukten kann auch bei Teilumsatz der eingesetzten Edukte ein wirtschaftliches Verfahren realisiert werden. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden, beispielsweise in einem Festbett- oder Wirbelbettreaktor.The use of heterogeneous catalysts considerably simplifies the preparation of spiroorthoesters. The heterogeneous catalyst can be easily separated from the product mixture obtained and reused or recycled in continuous implementation of the method in the reaction. The heterogeneous catalyst is not or only slightly deactivated in the reaction and can be used repeatedly. The product mixture can be separated by distillation after separation of the catalyst without further elaborate workup in the individual components. Due to the possible recycling of the heterogeneous catalyst and unreacted educts can also at partial conversion the educts used are an economic process can be realized. Furthermore, the process according to the invention can be carried out continuously, for example in a fixed bed or fluidized bed reactor.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Lactone weisen vorzugsweise eine Ringgröße von 4 bis 13 Ringatomen auf. Neben unsubstituierten Lactonen können auch substituierte Lactone eingesetzt werden, beispielsweise mit Halogen, Alkyl, Halogenalkyl oder Hydroxy substituierte Lactone. Die Lactonstruktur kann einfach oder auch mehrfach im Molekül vorhanden sein. Geeignet sind in jedem Fall alle Lactone, die bereits nach den Verfahren des Standes der Technik unter Verwendung von Homogenkatalysatoren erfolgreich mit Epoxiden zu Spiroorthoestern umgesetzt wurden. Geeignete Epoxide umfassen alle Epoxide, die bereits nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren in Gegenwart von Homogenkatalysatoren mit Lactonen zu Spiroorthoestern umgesetzt wurden. Die Epoxide können die Oxiranstruktur einfach oder auch mehrfach im Molekül enthalten. Beispiele sind Ethylenoxid, Propylenoxid und Epichlorhydrin. Die Epoxide können Polymere mit einer Epoxid-Endgruppe sein.The used in the process according to the invention Lactones preferably have a ring size of 4 to 13 ring atoms on. Besides unsubstituted lactones, substituted lactones can also be used can be used, for example with halogen, alkyl, haloalkyl or hydroxy substituted lactones. The lactone structure can be simple or multiple times in the molecule to be available. In any case, all lactones are already suitable according to the methods of the prior art using Homogeneous catalysts successfully with epoxides to spiroorthoesters have been implemented. Suitable epoxides include all epoxides already according to the methods known from the prior art in the presence of homogeneous catalysts reacted with lactones to spiroorthoesters were. The epoxides can the oxirane structure single or multiple in the molecule. Examples are ethylene oxide, propylene oxide and epichlorohydrin. The Epoxides can Be polymers with an epoxy end group.
Vorzugsweise
wird ein Lacton der allgemeinen Formel (I) worin
X eine gegebenenfalls
substituierte, gesättigte
oder ungesättigte
Alkylengruppe mit 2–12
C-Atomen, wobei eine oder mehrere nicht direkte benachbarte Methylengruppen
durch -O-, -C(O)O-, -C(O)-, -S- und -NR- und zwei direkt benachbarte
Methylengruppen durch die Kohlenstoffatome eines annellierten aromatischen
Rings, bevorzugt 1,2-Phenylen, ersetzt sein können,
bedeutet,
mit
einem Epoxid der allgemeinen Formel (II) worin
R1–R4 unabhängig
voneinander Wasserstoff, eine gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe
mit 1–18 C-Atomen,
eine gegebenenfalls substituierte Alkenylgruppe mit 2–18 C-Atomen,
eine gegebenenfalls substituierte Phenylgruppe oder -COOR5, worin R5 eine
Alkylgruppe mit 1–8
C-Atomen ist, und wobei auch jeweils zwei der Reste R1–R4 eine gesättigte oder ungesättigte Alkylengruppe
mit 2 bis 18 C-Atomen bilden können,
bedeutet,
zu
einem Spiroorthoester der allgemeinen Formel (III) worin R1–R4 und X wie oben definiert sind,
umgesetzt.Preferably, a lactone of the general formula (I) wherein
X is an optionally substituted, saturated or unsaturated alkylene group having 2-12 C atoms, where one or more non-adjacent, adjacent methylene groups are represented by -O-, -C (O) O-, -C (O) -, -S- and - NR and two directly adjacent methylene groups can be replaced by the carbon atoms of an annulated aromatic ring, preferably 1,2-phenylene,
means
with an epoxide of the general formula (II) wherein
R 1 -R 4 are independently hydrogen, an optionally substituted alkyl group having 1-18 C atoms, an optionally substituted alkenyl group having 2-18 C atoms, an optionally substituted phenyl group or -COOR 5 , wherein R 5 is an alkyl group having 1- 8 C atoms, and wherein in each case two of the radicals R 1 -R 4 can form a saturated or unsaturated alkylene group having 2 to 18 C atoms,
means
to a spiroorthoester of the general formula (III) wherein R 1 -R 4 and X are as defined above,
implemented.
Ist X in Formel (I) eine substituierte Alkylengruppe, so ist diese beispielsweise mit Halogen (F, Cl, Br, I, vorzugsweise Cl und Br, insbesondere Cl), Alkyl und/oder -OH- ein- oder mehrfach substituiert. Bevorzugt ist X in Formel (I) eine unsubstituierte oder ein- oder mehrfach substituierte Alkylengruppe mit 3, 4 oder 5 C-Atomen, d.h. Verbindung (I) ist vorzugsweise unsubstituiertes oder substituiertes γ-Butyrolacton, δ-Valerolacton oder ε-Caprolacton. Beispiele für substituiertes γ-Butyrolacton, δ-Valerolacton oder ε-Caprolacton sind die von γ-Hydroxy-, δ-Hydroxy- oder ε-Hydroxyfettsäuren abgeleiteten alkyl- oder alkenylsubstitierten γ-Butyrolactone, δ-Valerolactone oder ε-Caprolactone, beispielsweise γ-Decalacton, δ-Decalacton oder δ-Dodecalacton.is X in formula (I) is a substituted alkylene group, this is for example with halogen (F, Cl, Br, I, preferably Cl and Br, in particular Cl), alkyl and / or -OH- or substituted several times. Preferably, X in formula (I) is an unsubstituted one or one or more times substituted alkylene group having 3, 4 or 5 C atoms, i. connection (I) is preferably unsubstituted or substituted γ-butyrolactone, δ-valerolactone or ε-caprolactone. examples for substituted γ-butyrolactone, δ-valerolactone or ε-caprolactone are derived from γ-hydroxy, δ-hydroxy or ε-hydroxy fatty acids alkyl- or alkenyl-substituted γ-butyrolactones, δ-valerolactones or ε-caprolactones, for example γ-decalactone, δ-decalactone or δ-dodecalactone.
Besonders bevorzugte Lactone der allgemeinen Formel (I) sind γ-Butyrolacton, δ-Valerolacton, ε-Caprolacton, Cumarin, γ-Decalacton, δ-Decalacton und δ-Dodecalacton.Especially preferred lactones of the general formula (I) are γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, Coumarin, γ-decalactone, δ-decalactone and δ-dodecalactone.
Ist R1–R4 in Formel (II) eine substituierte Alkylgruppe, so ist diese vorzugsweise mit Halogen (F, Cl, Br, I, vorzugsweise Cl und Br, insbesondere Cl) ein- oder mehrfach substituiert. Vorzugsweise weist die gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe 1–18 C-Atome auf. Ist R1–R4 in Formel (II) eine substituierte Phenylgruppe, so ist diese vor zugsweise mit Alkyl oder Halogen substituiert. R5 in -COOR5 ist vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1–18 C-Atomen, insbesondere Methyl, Ethyl oder tert.-Butyl.If R 1 -R 4 in formula (II) is a substituted alkyl group, this is preferably monosubstituted or polysubstituted by halogen (F, Cl, Br, I, preferably Cl and Br, in particular Cl). Preferably, the optionally substituted alkyl group has 1-18 C atoms. If R 1 -R 4 in formula (II) is a substituted phenyl group, this is preferably substituted by alkyl or halogen. R 5 in -COOR 5 is preferably an alkyl group having 1-18 C atoms, in particular methyl, ethyl or tert-butyl.
Besonders bevorzugte Epoxide der allgemeinen Formel (II) sind Ethylenoxid, Propylenoxid, Epichlorhydrin, Glycidylmethylester (Oxiran-2-carbonsäuremethylester), Styrolepoxid, Butylenoxid, Isobutylenoxid und Vinyloxiran.Especially preferred epoxides of the general formula (II) are ethylene oxide, Propylene oxide, epichlorohydrin, glycidyl methyl ester (oxirane-2-carboxylic acid methyl ester), Styrene epoxy, butylene oxide, isobutylene oxide and vinyloxirane.
Geeignete saure Heterogenkatalysatoren sind im Allgemeinen aus einer der nachstehenden Gruppen ausgewählt:
- – Ionenaustauscherharze, ausgenommen fluorierte, Sulfonsäuregruppen enthaltende Ionenaustauscherharze,
- – Tonmineralien
- – Zeolithe
- – auf oxidische Trägermaterialien geträgerte Brönsted-Säuren
- – Alkali- und Erdalkalimetallfluoride
- – saure Metalloxide der Elemente Al, Ce, Th, Ti, Zr, Sn, Pb, As, Bi, Sb, V, Cr, Mo, W, Zn, Cd
- – saure Metallsulfide der Elemente Cd und Zn
- – Sulfate, Phosphate und Halogenide der Elemente Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Al, Fe, Co, Ni, Cr, K, B, Ti, Sn und Ag
- – Mischoxide
- – Heteropolysäuren
- Ion exchange resins, excluding fluorinated ion exchange resins containing sulfonic acid groups,
- - clay minerals
- - zeolites
- - Brönsted acids supported on oxidic support materials
- - alkali and alkaline earth metal fluorides
- Acidic metal oxides of the elements Al, Ce, Th, Ti, Zr, Sn, Pb, As, Bi, Sb, V, Cr, Mo, W, Zn, Cd
- Acidic metal sulfides of the elements Cd and Zn
- Sulfates, phosphates and halides of the elements Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Al, Fe, Co, Ni, Cr, K, B, Ti, Sn and Ag
- - mixed oxides
- - Heteropolyacids
Geeignete Ionenaustauscherharze sind beispielsweise Amberlyst®, Anberlite® und Dowex®.Suitable ion exchange resins, for example, Amberlyst ®, ® and Anberlite Dowex ®.
Geeignete Tonmaterialien sind beispielsweise Kaoline, Bentonite, Attapulgite, Montmorillonite, Sepiolite, Halloysite und weitere Silikate mit Schicht-, Netz-, Ketten- oder Inselstruktur.suitable Clay materials are, for example, kaolins, bentonites, attapulgites, Montmorillonite, Sepiolite, Halloysite and other silicates with Layer, network, chain or island structure.
Geeignete Zeolithe sind beispielsweise X-, Y- und A-Zeolith, Mordenit, Pentasile, ZSM-5, ZSM-11, Beta, ZSM-22, MCM-22, ZBM-11, ZBM-10, Ferrierite, Chabasite, Erionite, zeolithanaloge Alumo- und Silicoalumophosphate, MeAlPO-, MeAPO- und MeAPSO-Verbindungen sowie die in Atlas of Zeolite Framework Types, Ch. Baerlocher, W.M. Meier, D.H. Olson, Elsevier 2001, 5th Edition, genannten Zeolithe.suitable Zeolites are, for example, X, Y and A zeolite, mordenite, pentasils, ZSM-5, ZSM-11, Beta, ZSM-22, MCM-22, ZBM-11, ZBM-10, Ferrierite, Chabazite, Erionite, zeolite-analogous alumino- and silico-aluminophosphates, MeAlPO-, MeAPO- and MeAPSO compounds and Atlas of Zeolite Framework Types, Ch. Baerlocher, W.M. Meier, D.H. Olson, Elsevier 2001, 5th Edition, cited zeolites.
Geträgerte Brönsted-Säuren sind beispielsweise auf SiO2, Al2O3, TiO2, CrO2, Fe2O3 und Alumosilikaten als Trägermaterialien geträgerte homogene Säuren wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Essigsäure.Examples of supported Brönsted acids are homogeneous acids such as sulfuric acid, phosphoric acid or acetic acid supported on SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , CrO 2 , Fe 2 O 3 and aluminosilicates as support materials.
Geeignete saure Metalloxide sind beispielsweise ZnO, CdO, Al2O3, CeO2, ThO2, TiO2, ZrO2, SnO2, PbO, As2O3, Bi2O3, Sb2O5, V2O5, Cr2O3, MoO3, WO3, geeignete Metallsulfide sind CdS und ZnS.Suitable acidic metal oxides are, for example, ZnO, CdO, Al 2 O 3 , CeO 2 , ThO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , PbO, As 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Sb 2 O 5 , V 2 O 5 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , suitable metal sulfides are CdS and ZnS.
Geeignete Mischoxide sind beispielsweise SiO2-Al2O3, SiO2-TiO2, SiO2-SnO2, SiO2-ZrO2, SiO2-BeO, SiO2-MgO, SiO2-CaO, SiO2-SrO, SiO2-ZnO, SiO2-Ga2O3, SiO2-Y2O3, SiO2-La2O3 SiO2-Mo2O3 SiO2-WO3, SiO2-V2O5, SiO2-ThO2, Al2O3-MgO, Al2O3-ZnO, Al2O3-CdO, Al2O3-B2O3, Al2O3-ThO2, Al2O3-TiO2, Al2O3-ZrO2, Al2O3-V2O5, Al2O3-MoO3, Al2O3-WO3, Al2O3-Cr2O3, Al2O3-Mn2O3, Al2O3-Fe2O3, Al2O3-Co3O4, Al2O3-NiO, TiO2-CuO, TiO2-MgO, TiO2-ZnO, TiO2-CdO, TiO2-ZrO2, TiO2-SnO2, TiO2-Bi2O3, TiO2-Sb2O5, TiO2-V2O5, TiO2-Cr2O3, TiO2-MoO3, TiO2-WO3, TiO2-Mn2O3, TiO2-Fe2O3, TiO2-Co3O4, TiO2-NiO, ZrO2-CdO, ZnO-MgO, ZnO-Fe2O3, MoO3-CoO-Al2O3, MoO3-NiO-Al2O3, TiO2-SiO2-MgO und MoO3-Al2O3-MgO.Suitable mixed oxides are, for example, SiO 2 -Al 2 O 3 , SiO 2 -TiO 2 , SiO 2 -SnO 2 , SiO 2 -ZrO 2 , SiO 2 -BeO, SiO 2 -MgO, SiO 2 -CaO, SiO 2 -SrO, SiO 2 -ZnO, SiO 2 -Ga 2 O 3 , SiO 2 -Y 2 O 3 , SiO 2 -La 2 O 3 SiO 2 -Mo 2 O 3 SiO 2 -WO 3 , SiO 2 -V 2 O 5 , SiO 2 -ThO 2 , Al 2 O 3 -MgO, Al 2 O 3 -ZnO, Al 2 O 3 -CdO, Al 2 O 3 -B 2 O 3 , Al 2 O 3 -ThO 2 , Al 2 O 3 -TiO 2 , Al 2 O 3 -ZrO 2 , Al 2 O 3 -V 2 O 5 , Al 2 O 3 -MoO 3 , Al 2 O 3 -WO 3 , Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 -Mn 2 O 3 , Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 -Co 3 O 4 , Al 2 O 3 -NiO, TiO 2 -CuO, TiO 2 -MgO, TiO 2 -ZnO, TiO 2 -CdO, TiO 2 -ZrO 2 , TiO 2 -SnO 2 , TiO 2 -Bi 2 O 3 , TiO 2 -Sb 2 O 5 , TiO 2 -V 2 O 5 , TiO 2 -Cr 2 O 3 , TiO 2 - MoO 3 , TiO 2 -WO 3 , TiO 2 -Mn 2 O 3 , TiO 2 -Fe 2 O 3 , TiO 2 -Co 3 O 4 , TiO 2 -NiO, ZrO 2 -CdO, ZnO-MgO, ZnO-Fe 2 O 3 , MoO 3 -CoO-Al 2 O 3 , MoO 3 -NiO-Al 2 O 3 , TiO 2 -SiO 2 -MgO and MoO 3 -Al 2 O 3 -MgO.
Bevorzugte saure Heterogenkatalysatoren sind ausgewählt aus Zeolithen und Ionenaustauscherharzen.preferred Acidic heterogeneous catalysts are selected from zeolites and ion exchange resins.
Besonders bevorzugte saure Heterogenkatalysatoren sind Zeolithe, beispielsweise Bor-Zeolith.Especially Preferred acidic heterogeneous catalysts are zeolites, for example Boron-zeolite.
Die Umsetzung von Lacton mit Epoxid wird bei Temperaturen von im Allgemeinen 0 bis 300°C, vorzugsweise 80 bis 220 °C und bei Drücken von im Allgemeinen 1 bis 200 bar, vorzugsweise 1 bis 40 bar durchgeführt. Die optimalen Reaktionsbedingungen hängen von der Aktivität des eingesetzten Katalysators sowie von den Edukten ab und lassen sich durch orientierende Versuche leicht ermitteln.The Reaction of lactone with epoxy is at temperatures of generally 0 to 300 ° C, preferably 80 to 220 ° C and when pressed of generally 1 to 200 bar, preferably 1 to 40 bar performed. The depend optimal reaction conditions from the activity of the catalyst used and of the educts and leave easily identify themselves through orientation experiments.
Die Umsetzung von Lacton mit Epoxid kann in einem Lösungsmittel oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels erfolgen. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Methyl-tert.-butylether, Benzol und Toluol.The Reaction of lactone with epoxide can be carried out in a solvent or in the absence of a solvent respectively. Suitable solvents are for example, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, Methyl tert-butyl ether, benzene and toluene.
Die Umsetzung kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Wird die Umsetzung diskontinuierlich durchgeführt, so wird der saure Heterogenkatalysator im Allgemeinen in Mengen von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Reaktionsgemisch, eingesetzt. Diskontinuierlich kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in einem Rührautoklaven durchgeführt werden. Kontinuierlich kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in einem Rohrreaktor mit Katalysatorfestbett oder in einem Wirbelbettreaktor durchgeführt werden. Der Katalysator kann, je nach Verfahrensweise, als Pulver, Granulat, Splitt oder in Form üblicher Formkörper, bei spielsweise Ringe, Tabletten und Stränge, eingesetzt werden. Wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, so wird das Produktgemisch vorzugsweise zur Entfernung von Säurespuren vor Aufarbeitung vorzugsweise durch ein Guard-Bett geleitet, welches eine basische Komponente, beispielsweise basische Carbonate oder Oxide oder basische Ionenaustauscher enthält.The Reaction can be carried out batchwise or continuously. If the reaction is carried out batchwise, the acidic heterogeneous catalyst generally in amounts of 0.1 to 20 wt .-%, based on the Reaction mixture used. The process according to the invention can be discontinuous for example in a stirred autoclave carried out become. For example, the process according to the invention can be continuous in a tubular reactor with fixed catalyst bed or in a fluidized bed reactor carried out become. The catalyst may, depending on the procedure, as a powder, Granules, grit or in the form of ordinary Moldings, For example, rings, tablets and strands are used. Becomes the process is carried out continuously, then the product mixture preferably for the removal of traces of acid before work-up preferably passed through a guard bed, which is a basic Component, for example, basic carbonates or oxides or basic Contains ion exchanger.
Der saure Heterogenkatalysator kann in einfacher Weise von dem Produktgemisch abgetrennt werden, beispielsweise durch Filtration, und wieder verwendet werden, beziehungsweise bei kontinuierlicher Durchführung des Verfahrens in die Umsetzung zurückgeführt werden.Of the Acidic heterogeneous catalyst can be easily separated from the product mixture be separated, for example by filtration, and used again be, or in continuous implementation of the Be returned to the implementation process.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.The Invention will be explained in more detail by the following examples.
Beispiel 1example 1
In einem inertisierten Glasautoklaven werden 4,8 g Epichlorhydrin und 2,32 g γ-Butyrolacton vorgelegt und 0,46 g Bor-Zeolith (β-B-Zeolith) zugegeben. Der Autoklav wird verschlossen und auf 200°C erhitzt. Nach 4 Stunden wird auf Raumtemperatur abgekühlt und der Katalysator wird abfiltriert. Das Filtrat wird gaschromatographisch analysiert. Es wird ein Epichlorhydrin-Umsatz von 64 % gefunden. Die Selektivität der Bildung von 2-Chlormethyl-1,4,6-trioxaspiro[4.4]-nonan (Syn- und Anti-Addukt) beträgt 98 bezüglich Epichlorhydrin und 99 % bezüglich γ-Butyrolacton.In an inerted glass autoclave are 4.8 g of epichlorohydrin and 2.32 g γ-butyrolactone submitted and 0.46 g of boron zeolite (β-B zeolite) added. The autoclave is closed and heated to 200 ° C. After 4 hours, cool to room temperature and the catalyst becomes filtered off. The filtrate is analyzed by gas chromatography. It will an epichlorohydrin conversion of 64% was found. The selectivity of formation of 2-chloromethyl-1,4,6-trioxaspiro [4.4] nonane (syn- and anti-adduct) is 98 regarding Epichlorohydrin and 99% with respect to γ-butyrolactone.
Anschließend wurde die Umsetzung unter Verwendung des abfiltrierten Katalysators wiederholt, wobei unter den gleichen Bedingungen ein Epichlorhydrin-Umsatz von 62 % erreicht wurde. Der Spiroorthoester wurde bezüglich Epichlorhydrin mit einer Selektivität von 98 % gebildet. Aktivität und Selektivität des eingesetzten Katalysators haben somit praktisch nicht abgenommen.Subsequently was the reaction is repeated using the filtered catalyst, wherein under the same conditions an epichlorohydrin conversion of 62% was achieved. The spiroorthoester was changed to epichlorohydrin with a selectivity made up of 98%. activity and selectivity of the catalyst used have thus practically not decreased.
Beispiel 2Example 2
In einem inertisierten Glasautoklaven werden 5,27 g Oxiran-2-carbonsäuremethylester (Glycidylmethylester) und 2,22 g γ-Butyrolacton vorgelegt und 0,53 g Bor-Zeolith (β-B-Zeolith) zugegeben. Der Autoklav wird verschlossen und anschließend unter Rühren auf 160°C erhitzt. Nach 4 Stunden wird der Autoklav auf Raumtemperatur abgekühlt, der Katalysator abfiltriert und das Filtrat gaschromatographisch analysiert. Es wird ein Oxiran-2-carbonsäuremethylester-Umsatz von 39 % gefunden. Der 1,4,6-Trioxaspiro[4.4]-nonan-2-carbonsäuremethylester wird mit einer Selektivität von 97 bezüglich γ-Butyrolacton gebildet, wobei Syn- und Anti-Addukt im Verhältnis 1:2 gebildet werden.In an inerted glass autoclave, 5.27 g of oxirane-2-carboxylic acid methyl ester (Glycidyl methyl ester) and 2.22 g of γ-butyrolactone submitted and 0.53 g of boron zeolite (β-B zeolite) was added. The autoclave will closed and then with stirring at 160 ° C heated. After 4 hours, the autoclave is cooled to room temperature, the Catalyst filtered off and the filtrate analyzed by gas chromatography. It becomes an oxirane-2-carboxylic acid methyl ester conversion found from 39%. The 1,4,6-trioxaspiro [4.4] nonane-2-carboxylic acid methyl ester is with a selectivity of 97 for γ-butyrolactone formed, with syn and anti-adduct in the ratio 1: 2 are formed.
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