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

Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst Download PDF

Info

Publication number
DE102005023858A1
DE102005023858A1 DE200510023858 DE102005023858A DE102005023858A1 DE 102005023858 A1 DE102005023858 A1 DE 102005023858A1 DE 200510023858 DE200510023858 DE 200510023858 DE 102005023858 A DE102005023858 A DE 102005023858A DE 102005023858 A1 DE102005023858 A1 DE 102005023858A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
epoxide
lactone
atoms
general formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510023858
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Dr. Rudolf
Joaquim Henrique Dr. Teles
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE200510023858 priority Critical patent/DE102005023858A1/en
Publication of DE102005023858A1 publication Critical patent/DE102005023858A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/10Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)

Abstract

Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst such as a heterogeneous acid catalyst; excluding fluorinated sulfonic acid group containing ion exchanger resin.

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.
It is known to prepare spiroorthoesters by adding lactones to epoxides in the presence of catalytic amounts of a Lewis acid. K. Bodenbrenner, Liebigs Ann. Chem. 623, 183 (1959) describes the reaction of lactones with epoxides to give spiroorthoesters in the presence of catalytic amounts of boron trifluoride etherate or tin tetrachloride in carbon tetrachloride as solvent. As epoxides, ethylene oxide, propylene oxide, epichlorohydrin and phenoxypropylene oxide are reacted. As lactones, 5- and 6-membered lactones are reacted, in detail γ-butyrolactone, α-chloro-γ-butyrolactone, δ-valerolactone and coumarin. The spiroorthoesters are obtained in yields of between 20 and 70%. For the non-quantitative formation of orthoester side reactions are attributed, which are catalyzed by the Lewis acids used, namely
  • 1. the polymerization of epoxides and
  • 2. a rearrangement of the formed Spiroorthoester.

DD 275 687 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Spiroorthoestern aus Lactonen und Epoxiden, bei dem ein Gemisch aus Bortrifluorid oder Bortrifluorid-Etherat und Zinntetrachlorid oder Antimonpentachlorid als Katalysator eingesetzt wird. Durch die Verwendung des Lewis-Säure-Gemischs soll eine deutliche Reduktion von Nebenreaktionen unter Vermeidung langer Reaktionszeiten erreicht werden. In den Beispielen wird ein Hydroxylacton, nämlich 3-Hydroxy-4,4-dimethyldihydrofuran-2-on (Pantolacton) mit Ethylenoxid beziehungsweise Epichlorhydrin in Dichlormethan als Lösungsmittel umgesetzt, wobei in Gegenwart von Zinntetrachlorid/Bortrifluorid-Etherat beziehungsweise Antimonpentachlorid/Bortrifluorid-Etherat als Katalysator gearbeitet wird. Es werden Ausbeuten von 28 % der Theorie, bezogen auf Ethylenoxid, beziehungsweise 55 % der Theorie, bezogen auf Epichlorhydrin, erreicht. DD 275,687 describes a process for the preparation of spiroorthoesters from lactones and epoxides, in which a mixture of boron trifluoride or boron trifluoride etherate and tin tetrachloride or antimony pentachloride is used as the catalyst. By using the Lewis acid mixture, a significant reduction of side reactions while avoiding long reaction times to be achieved. In the examples, a hydroxylactone, namely 3-hydroxy-4,4-dimethyldihydrofuran-2-one (pantolactone) is reacted with ethylene oxide or epichlorohydrin in dichloromethane as the solvent, wherein in the presence of tin tetrachloride / boron trifluoride etherate or antimony pentachloride / boron trifluoride etherate Catalyst is worked. There are yields of 28% of theory, based on ethylene oxide, or 55% of theory, based on epichlorohydrin, achieved.

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)

Figure 00030001
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)
Figure 00030002
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)
Figure 00040001
worin R1–R4 und X wie oben definiert sind,
umgesetzt.Preferably, a lactone of the general formula (I)
Figure 00030001
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)
Figure 00030002
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)
Figure 00040001
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
Suitable acidic heterogeneous catalysts are generally selected from one of the following groups:
  • 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.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung von Spiroorthoestern durch Umsetzung eines Lactons mit einem Epoxid in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein saurer Heterogenkatalysator, ausgenommen fluorierte, Sulfonsäuregruppen enthaltende Ionenaustauscherharze, ist.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 is an acidic heterogeneous catalyst, except fluorinated, sulfonic acid groups containing ion exchange resins. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lacton der allgemeinen Formel (I)
Figure 00080001
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 ersetzt sein können, bedeutet, mit einem Epoxid der allgemeinen Formel (II)
Figure 00080002
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, bedeuten, zu einem Spiroorthoester der allgemeinen Formel (III)
Figure 00090001
worin X und R1–R4 die oben angegebene Bedeutung haben, umgesetzt wird.
A method according to claim 1, characterized in that a lactone of the general formula (I)
Figure 00080001
wherein X is an optionally substituted, saturated or unsaturated alkylene group having 2-12 C atoms, wherein one or more non-adjacent vicinal methylene groups represented by -O-, -C (O) O-, -C (O) -, -S- and -NR- and two directly adjacent methylene groups may be replaced by the carbon atoms of a fused aromatic ring, means with an epoxide of the general formula (II)
Figure 00080002
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 with 1 In which 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, to give a spiroorthoester of the general formula (III)
Figure 00090001
wherein X and R 1 -R 4 have the meaning given above, is reacted.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lacton der allgemeinen Formel (I) ausgewählt ist aus β-Propiolacton, γ-Butyrolacton, δ-Valerolacton, ε-Caprolacton, Cumarin, γ-Decalacton, δ-Decalacton und δ-Dodecalacton.Method according to claim 1 or 2, characterized that the lactone of the general formula (I) is selected from β-propiolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, Coumarin, γ-decalactone, δ-decalactone and δ-dodecalactone. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxid der allgemeinen Formel (II) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Epichlorhydrin, Styrolepoxid, Glycidylalkylestern, Butylenoxid, Isobutylenoxid und Vinyloxiran.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the epoxide of the general formula (II) is selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, epichlorohydrin, Styrene epoxide, glycidyl alkyl esters, butylene oxide, isobutylene oxide and Vinyl oxirane. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der saure Heterogenkatalysator ausgewählt ist aus –Ionenaustauscherharzen, ausgenommen fluorierte, Sulfonsäuregruppen enthaltende Ionenaustauscherharze –Tonmineralien –Zeolithen –auf oxidischen Trägermaterialien geträgerten Brönsted-Säuren –Alkali- und Erdalkalimetallfluoriden –sauren Metalloxiden der Elemente Al, Ce, Th, Ti, Zr, Sn, Pb, As, Bi, Sb, V, Cr, Mo, W, Zn, Cd –sauren Metallsulfiden der Elemente Cd und Zn –Sulfaten, Phosphaten und Halogeniden der Elemente Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Al, Fe, Co, Ni, Cr, K, B, Ti, Sn und Ag –Mischoxiden –HeteropolysäurenMethod according to one of claims 1 to 4, characterized in that the acidic heterogeneous catalyst is selected from ion exchange resins, except fluorinated, containing sulfonic acid ion exchangers resins - 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 -hetero polyacids Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Umsetzung der Katalysator abgetrennt und zurückgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that after the reaction, the catalyst is separated and recycled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the process is carried out continuously. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Rohrreaktor mit Katalysator-Festbett durchgeführt wird.Method according to claim 7, characterized in that that the process in a tubular reactor with fixed catalyst bed carried out becomes. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Wirbelbett-Reaktor durchgeführt wird.Method according to claim 7, characterized in that that the process is carried out in a fluidized bed reactor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der saure Heterogenkatalysator ein Zeolith oder ein Ionenaustauscherharz ist.Method according to one of claims 1 to 9, characterized the acidic heterogeneous catalyst is a zeolite or an ion exchange resin is.
DE200510023858 2005-05-24 2005-05-24 Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst Withdrawn DE102005023858A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510023858 DE102005023858A1 (en) 2005-05-24 2005-05-24 Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510023858 DE102005023858A1 (en) 2005-05-24 2005-05-24 Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005023858A1 true DE102005023858A1 (en) 2006-11-30

Family

ID=37387602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510023858 Withdrawn DE102005023858A1 (en) 2005-05-24 2005-05-24 Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005023858A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111841622A (en) * 2020-08-18 2020-10-30 合肥神舟催化净化器股份有限公司 Catalyst for metal modified molecular sieve based diesel oxidation catalyst and preparation and use methods thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111841622A (en) * 2020-08-18 2020-10-30 合肥神舟催化净化器股份有限公司 Catalyst for metal modified molecular sieve based diesel oxidation catalyst and preparation and use methods thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0499924B1 (en) Process for the preparation of dialkyle carbonates
DE19819586A1 (en) Process for the continuous production of 1,3-dioxolan-2-ones
DE60001881T3 (en) Process for the preparation of olefin oxides
WO2005075401A1 (en) Method for producing 2,5-dimethylphenyl acetic acid
DE3903622A1 (en) METHOD FOR PRODUCING 1,4-DIAZABICYCLO-2,2,2-OCTANE
EP0984913B1 (en) Method for continuous production of dihydroxydiarylalkanes
DE102005023858A1 (en) Preparation of spiro-orthoester comprises reaction of a lactone with an epoxide in the presence of a catalyst e.g. heterogeneous acid catalyst
EP1406904B1 (en) Method for selectively synthesising triethylenediamine
DE3246611A1 (en) METHOD FOR PRODUCING ALCOHOL MIXTURES FROM EPOXIDIZED FATTY ALCOHOLS
DE4129752C2 (en) Process for the preparation of 2-oxo-1,3-dioxolanes
EP0036160B1 (en) Process for the preparation of 2-hydroxyalkyl chromanes
DE2560087C3 (en) Process for the preparation of terminally unsaturated brominated pentaerythritol polyesters
EP0090185B1 (en) Process for the preparation of acetals and enol ethers from acryloxymethylene compounds
EP0008112B1 (en) Process for the preparation of glycidyl esters of aromatic polycarboxylic acids
EP0233337A2 (en) Process for the preparation of carbonyl compounds
DE4029485A1 (en) METHOD FOR SEPARATING CYCLOHEXEN FROM MIXTURES WITH BENZOL AND CYCLOHEXANE
EP0491142B1 (en) Process for the preparation of mixtures of cyclic glycerin acetals of acrolein
EP0002207B1 (en) Dichlorovinylcyclobutanones, process for their preparation and their use as intermediates in the preparation of pesticides
EP0498847B1 (en) PROCESS FOR PRODUCING 1,4-bis-(4-HYDROXYBENZOYL)BENZOL
EP0080118B1 (en) A process for preparing malondialdehyde tetraalkyl acetals
DE19703934C2 (en) Process for the selective production of 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propanes
EP2190831B1 (en) Process for the production of 1,3-dioxolane-2-ones and carboxylic acid esters by means of transacylation under basic reaction conditions
EP0866065B1 (en) Process for the preparation of 1,3-dioxane compounds
EP0259814B1 (en) Process for the production of 4-formyl tetrahydropyranes, and 4-formyl tetrahydropyranes
EP0008111B1 (en) Process for the preparation of glycidyl esters of cycloaliphatic polycarboxylic acids

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BASF SE, 67063 LUDWIGSHAFEN, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee