DE102009027546A1 - Process for transesterification by means of an inductively heated heating medium - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Umesterungsreaktion durch Erwärmen eines Reaktionsgemisches, enthaltend mindestens einen Carbonsäureester und mindestens einen Alkohol als Reaktanten in einem Reaktor, wobei die Umesterungsreaktion in Gegenwart mindestens eines Metallkatalysator durchgeführt wird, der unter den Reaktionsbedingungen im Reaktionsgemisch im Wesentlichen unlöslich ist. Das Reaktionsgemisch steht im vorliegenden Verfahren in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt wird.The present invention relates to a process for carrying out a transesterification reaction by heating a reaction mixture containing at least one carboxylic acid ester and at least one alcohol as reactants in a reactor, the transesterification reaction being carried out in the presence of at least one metal catalyst which is essentially insoluble in the reaction mixture under the reaction conditions . In the present process, the reaction mixture is in contact with a solid heating medium which can be heated by electromagnetic induction and which is located inside the reactor and which is heated by electromagnetic induction with the aid of an inductor.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Umesterungsreaktion durch Erwärmen eines Reaktionsgemisches, enthaltend mindestens einen Carbonsäureester und mindestens einen Alkohol als Reaktanten in einem Reaktor, wobei die Umesterungsreaktion in Gegenwart mindestens eines Metallkatalysators durchgeführt wird, der unter den Reaktionsbedingungen im Reaktionsgemisch im Wesentlichen unlöslich ist. Das Reaktionsgemisch steht im vorliegenden Verfahren in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt wird.The The present invention relates to a method of performing a transesterification reaction by heating a reaction mixture, containing at least one carboxylic acid ester and at least an alcohol as a reactant in a reactor, wherein the transesterification reaction performed in the presence of at least one metal catalyst is under the reaction conditions in the reaction mixture in Essentially insoluble. The reaction mixture is in the present process in contact with a by electromagnetic Induction heatable solid heating medium that is located inside of the reactor and that by electromagnetic induction is heated by means of an inductor.
Das Verfahren des induktiven Erhitzens wird schon länger in der Industrie verwendet. Die häufigsten Anwendungen sind Schmelzen, Härten, Sintern und die Wärmebehandlung von Legierungen. Aber auch Prozesse wie Kleben, Schrumpfen oder Verbinden von Bauteilen sind bekannte Anwendungen dieser Heiztechnik.The Method of inductive heating is already longer in used by the industry. The most common applications are Melting, hardening, sintering and heat treatment of alloys. But also processes like gluing, shrinking or Connecting components are known applications of this heating technology.
Die
nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung (Anmelde-Nr.
Aus
der
Für eine Vielzahl von Industrieprozessen ist es von großer Bedeutung, dass eine Umesterungsreaktion unter verlässlichen und kontrollierten Bedingungen mit hohen Reaktionsausbeuten abläuft. Ziel der vorliegenden Erfindung war daher die Entwicklung eines effektiven Umesterungsverfahrens, das unter einer magnetisch induzierten Erwärmung abläuft und die Herstellung von Carbonsäureestern in guten Ausbeuten erlaubt.For a variety of industrial processes it is of great Meaning that a transesterification reaction is under reliable and controlled conditions with high reaction yields. The aim of the present invention was therefore the development of a effective transesterification process, which under a magnetically induced Warming takes place and the production of carboxylic acid esters allowed in good yields.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum Durchführen einer Umesterungsreaktion durch Erwärmen eines Reaktionsgemisches, enthaltend mindestens einen Carbonsäureester und mindestens einen Alkohol als Reaktanten in einem Reaktor, wobei die Umesterungsreaktion in Gegenwart mindestens eines Metallkatalysators durchgeführt wird, der unter den Reaktionsbedingungen im Reaktionsgemisch im Wesentlichen unlöslich ist, wobei das Reaktionsgemisch in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium steht, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt wird.object The present invention is therefore a method for performing a transesterification reaction by heating a reaction mixture, containing at least one carboxylic acid ester and at least an alcohol as a reactant in a reactor, wherein the transesterification reaction performed in the presence of at least one metal catalyst is under the reaction conditions in the reaction mixture in Essentially insoluble, the reaction mixture in contact with a heatable by electromagnetic induction solid heating medium, which is located inside the reactor and that by electromagnetic induction with the help of an inductor is heated.
Unter dem Begriff ”im Reaktionsgemisch im Wesentlichen unlöslich” ist im Sinne der Erfindung vorzugsweise zu verstehen, dass unter den jeweils gewählten Reaktionsbedingungen weniger als 20 mol-%, vorzugsweise weniger als 10 mol-%, besonders bevorzugt weniger als 5 mol-% und insbesondere weniger als 1 mol-% aller Metallatome des ursprünglich verwendeten Metallkatalysators in der Reaktionsmischung nachgewiesen werden können. Der Nachweis kann beispielsweise durch Atomemissionsspektroskopie (AES) erfolgen.Under the term "substantially insoluble in the reaction mixture" within the meaning of the invention preferably to be understood that among the each selected reaction conditions less than 20 mol%, preferably less than 10 mol%, more preferably less than 5 mol% and in particular less than 1 mol% of all metal atoms of originally used metal catalyst in the reaction mixture can be detected. The proof can be, for example by atomic emission spectroscopy (AES).
Bei der Umesterungsreaktion der vorliegenden Erfindung handelt es sich also um ein heterogen-katalysiertes Verfahren. Ein solches Verfahren ist vorteilhaft, da der Metallkatalysator leicht von der Reaktionsmischung abgetrennt werden kann und das erhaltene Umesterungsprodukt somit keine oder eine geringere Restkonzentration des verwendeten Katalysator aufweist.at the transesterification reaction of the present invention is that is, a heterogeneously catalyzed process. Such a procedure is advantageous because the metal catalyst is easily removed from the reaction mixture can be separated and the resulting transesterification product thus no or a lower residual concentration of the catalyst used having.
Die Umesterungsreaktion findet durch Erwärmen eines Reaktionsgemisches in Gegenwart mindestens eines Metallkatalysators statt, wobei das Reaktionsgemisch mindestens einen Carbonsäureester und mindestens einen Alkohol als Reaktanten enthält. Die gesamte Reaktionsmischung kann also ausschließlich aus den Reaktanten bestehen. Weiterhin kann einer oder vorzugsweise beide Reaktanten in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert vorliegen, wobei das Lösungsmittel selbst inert ist oder seinerseits einen der Reaktanten darstellt, wie etwa den an der Reaktion beteiligten Alkohol.The Transesterification reaction takes place by heating a reaction mixture in the presence of at least one metal catalyst, the Reaction mixture at least one carboxylic acid ester and at least contains an alcohol as a reactant. The entire reaction mixture So it can only consist of the reactants. Farther may be one or preferably both reactants in a solvent dissolved or dispersed, the solvent itself is inert or in turn represents one of the reactants, such as the alcohol involved in the reaction.
In jedem Fall ist zu beachten, dass das Reaktionsgemisch mit dem mindestens einem Metallkatalysator der vorliegenden Erfindung in Kontakt steht, damit die Umesterungsreaktion unter hohen Reaktionsausbeuten ablaufen kann.In In any case, it should be noted that the reaction mixture with the at least is in contact with a metal catalyst of the present invention, so that the transesterification reaction proceeds under high reaction yields can.
Das
erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass
die thermische Energie zur Durchführung der Umesterungsreaktion
nicht durch Oberflächen wie beispielsweise die Reaktorwände,
Heizschlangen, Wärmetauscherplatten oder ähnliches
in das Reaktionsgemsich eingebracht wird, sondern direkt im Volumen
des Reaktors erzeugt wird. Das Verhältnis von erwärmter
Oberfläche zu Volumen des Reaktionsgemischs kann dabei wesentlich
größer werden als bei einer Heizung über
Wärme übertragende Oberflächen, wie es
beispielsweise auch gemäß der eingangs zitierten
Das Heizmedium besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, das sich bei Einwirken eines elektromagnetischen Wechselfelds erwärmt. Es ist vorzugsweise ausgewählt aus Materialien, die im Vergleich zu ihrem Volumen eine sehr große Oberfläche aufweisen. Beispielsweise kann das Heizmedium ausgewählt sein aus jeweils elektrisch leitfähigen Spänen, Drähten, Netzen, Wolle, Membranen, porösen Fritten, Füllkörper wie beispielsweise Granulat, Raschig-Ringe und insbesondere aus Partikeln, die vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von nicht mehr als 1 mm aufweisen. Um durch elektromagnetische Induktion erwärmbar zu sein, ist das Heizmedium elektrisch leitfähig, beispielsweise metallisch (wobei es diamagnetisch sein kann,) oder es zeigt eine gegenüber Diamagnetismus verstärkte Wechselwirkung mit einem Magnetfeld und ist insbesondere ferromagnetisch, ferrimagnetisch, paramagnetisch oder superparamagnetisch. Dabei ist es unerheblich, ob das Heizmedium organischer oder anorganischer Natur ist oder ob es sowohl anorganische als auch organische Komponenten enthält.The Heating medium consists of an electrically conductive material, which heats up when exposed to an alternating electromagnetic field. It is preferably selected from materials used in the Compared to their volume a very large surface exhibit. For example, the heating medium can be selected be made of respectively electrically conductive chips, Wires, nets, wool, membranes, porous frits, Packings such as granules, Raschig rings and in particular from particles, which preferably have a mean diameter of not more than 1 mm. Order by electromagnetic induction to be heated, the heating medium is electrically conductive, for example, metallic (which may be diamagnetic,) or it shows a diamagnetism enhanced Interaction with a magnetic field and is particularly ferromagnetic, ferrimagnetic, paramagnetic or superparamagnetic. there it is irrelevant whether the heating medium is organic or inorganic Nature is or is it both inorganic and organic components contains.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Heizmedium ausgewählt aus Partikeln elektrisch leitfähiger und/oder magnetisierbarer Festkörper, wobei die Partikel eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 1 bis 1000, insbesondere von 10 bis 500 nm haben. Die mittlere Teilchengröße und bei Bedarf auch die Teilchengrößenverteilung ist beispielsweise durch Lichtstreuung bestimmbar. Vorzugsweise wählt man magnetische Partikel, beispielsweise ferromagnetische oder superparamagnetische Partikel, die eine möglichst geringe Remanenz bzw. Restmagnetisierung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Partikel nicht aneinander haften. Die magnetischen Partikel können beispielsweise in Form sogenannter „Ferrofluide” vorliegen, also Flüssigkeiten, in denen ferromagnetische Partikel im nano-Größenmaßstab dispergiert sind. Die flüssige Phase des Ferrofluids kann dann als Reaktionsgemsich dienen.In In a preferred embodiment, the heating medium is selected from particles electrically conductive and / or magnetizable Solid, wherein the particles have an average particle size in the range from 1 to 1000, in particular from 10 to 500 nm. The mean particle size and if necessary also the particle size distribution is for example determinable by light scattering. Preferably one chooses magnetic particles, for example ferromagnetic or superparamagnetic Particles that have the lowest possible remanence or residual magnetization exhibit. This has the advantage that the particles do not stick together be liable. The magnetic particles may be, for example in the form of so-called "ferrofluids", ie Liquids containing nano-sized ferromagnetic particles are dispersed. The liquid phase of the ferrofluid can then serve as Reaktionsgemsich.
Magnetisierbare
Partikel, insbesondere ferromagnetische Partikel, welche die gewünschten
Eigenschaften aufweisen, sind im Stand der Technik bekannt und kommerziell
erhältlich. Beispielsweise seien die kommerziell erhältlichen
Ferrofluide genannt. Beispiele für die Herstellung magnetischer
nano-Partikel, die im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens verwendet werden können, können dem
Aufsatz von
Geeignete magnetische nano-Partikel sind mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Phasen bekannt. Beispielsweise seien genannt: reine Metalle wie Fe, Co und Ni, Oxide wie Fe3O4 und gamma-Fe2O3, spinellartige Ferromagnete wie MgFe2O4, MnFe2O4 und CoFe2O4 sowie Legierungen wie CoPt3 und FePt. Die magnetischen nano-Partikel können homogen aufgebaut sein oder eine Kern-Schale-Struktur besitzen. In letzterem Fall können Kern und Schale aus unterschiedlichen ferromagnetischen oder auch antiferromagnetischen Materialien bestehen. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen ein magnetisierbarer Kern, der beispielsweise ferromagnetisch, antiferromagnetisch, paramagnetisch oder superparamagnetisch sein kann, von einem nicht magnetischen Material umgeben ist. Dieses Material kann beispielsweise ein organisches Polymer darstellen. Durch eine solche Beschichtung kann eine chemische Wechselwirkung der Reaktanden mit dem Material der magnetischen Partikel selbst verhindert werden. Weiterhin kann das Material der Schale oberflächlich funktionalisiert werden, ohne dass das Material des magnetisierbaren Kerns in Wechselwirkung mit der funktionalisierenden Spezies tritt.Suitable magnetic nano-particles are known with different compositions and phases. Examples which may be mentioned are: pure metals such as Fe, Co and Ni, oxides such as Fe 3 O 4 and gamma-Fe 2 O 3 , spinel-like ferromagnets such as MgFe 2 O 4 , MnFe 2 O 4 and CoFe 2 O 4 and alloys such as CoPt 3 and FePt. The magnetic nanoparticles can be homogeneously structured or have a core-shell structure. In the latter case, core and shell may consist of different ferromagnetic or antiferromagnetic materials. However, embodiments are also possible in which a magnetizable Core, which may be, for example, ferromagnetic, antiferromagnetic, paramagnetic or superparamagnetic, surrounded by a non-magnetic material. This material may be, for example, an organic polymer. By such a coating, a chemical interaction of the reactants with the material of the magnetic particles themselves can be prevented. Furthermore, the material of the shell can be surface-functionalized without the material of the magnetizable core interacting with the functionalizing species.
Als Heizmedium können beispielsweise nanoskalige Teilchen aus superparamagnetischen Stoffen eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus Aluminium, Cobalt, Eisen, Nickel oder deren Legierungen, Metalloxiden vom Typ des n-Maghemits (gamma-Fe2O3), n-Magnetits (Fe3O4) oder der Ferritte vom Typ des MeFe2O4, wobei Me ein zweiwertiges Metall ausgewählt aus Mangan, Kupfer, Zink, Cobalt, Nickel, Magnesium, Calcium oder Cadmium ist. Vorzugsweise haben diese Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ = 51 nm und insbesondere bevorzugt ≤ 30 nm.As a heating medium, for example, nanoscale particles of superparamagnetic materials can be used, which are selected from aluminum, cobalt, iron, nickel or their alloys, metal oxides of the n-maghemite type (gamma-Fe 2 O 3 ), n-magnetite (Fe 3 O 4 ) or of the MeFe 2 O 4 type , where Me is a divalent metal selected from manganese, copper, zinc, cobalt, nickel, magnesium, calcium or cadmium. Preferably, these particles have an average particle size of ≦ 100 nm, preferably ≦ = 51 nm, and more preferably ≦ 30 nm.
Als
Heizmedium sind nanoskalige Ferrite einsetzbar, wie sie beispielsweise
aus der
Ma ausgewählt ist aus Mn, Co, Ni,
Mg, Ca, Cu, Zn, Y und V,
Mb ausgewählt
ist aus Zn und Cd,
x für 0,05 bis 0,95, bevorzugt
0,01 bis 0,8 steht,
y für 0 bis 0,95 steht und
die
Summe aus x und y höchstens 1 beträgt.As a heating medium nanoscale ferrites are used, as for example from the
M a is selected from Mn, Co, Ni, Mg, Ca, Cu, Zn, Y and V
M b is selected from Zn and Cd,
x is 0.05 to 0.95, preferably 0.01 to 0.8,
y stands for 0 to 0.95 and
the sum of x and y is at most 1.
Die durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren Partikel können ohne weitere Zusatzstoffe das Heizmedium darstellen. Es ist jedoch auch möglich, die durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren Partikel mit anderen Partikeln zu mischen, die nicht durch elektromagnetische Induktion erwärmbar sind. Beispielsweise kann es sich hierbei um Sand handeln. Die induktiv erwärmbaren Partikel können also durch nicht induktiv erwärmbare Partikel verdünnt werden. Hierdurch kann eine verbesserte Temperaturkontrolle erreicht werden.The Electromagnetic induction heatable particles can represent the heating medium without further additives. However, it is also possible that by electromagnetic Induction heatable particles with other particles too mix that can not be heated by electromagnetic induction are. For example, this can be sand. The inductive Heatable particles can therefore be made non-inductive heatable particles are diluted. hereby an improved temperature control can be achieved.
Werden nanoskalige durch elektromagnetische Induktion erwärmbare Partikel mit gröberen nicht induktiv erwärmbaren Partikeln vermischt, kann dies zu einer Verringerung der Packungsdichte des Heizmediums führen. Bei Ausführungsformen, bei denen das Reaktionsmisch eine Packung aus dem Heizmedium durchströmt, kann dies eine erwünschte Reduktion des Druckverlusts im durchströmten Reaktor zur Folge haben.Become nanoscale heatable by electromagnetic induction Particles with coarser non-inductively heatable Particles mixed, this can lead to a reduction in the packing density of the heating medium. In embodiments, in which the reaction mixture flows through a packing from the heating medium, This can be a desirable reduction in pressure loss in the flow through the reactor result.
Prinzipiell kann die Umesterungsreaktion der vorliegenden Erfindung kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden. Führt man die Reaktion chargenweise durch, geht man vorzugsweise so vor, dass man während der Reaktion das Reaktionsgemisch und das induktiv erwärmte feste Heizmedium relativ zu einander bewegt. Beim Verwenden eines partikelförmigen Heizmediums kann dies insbesondere dadurch erfolgen, dass man das Reaktionsgemisch zusammen mit dem Heizmedium rührt oder das Heizmedium in dem Reaktionsgemsich verwirbelt. Verwendet man beispielsweise Netze oder Wolle aus einem fadenförmig ausgestalteten Heizmedium, kann beispielsweise der Reaktionsbehälter, der das Reaktionsgemsich und das Heizmedium enthält, geschüttelt werden.in principle For example, the transesterification reaction of the present invention may be continuous or batchwise. Leading the reaction in batches, it is preferable that one during the reaction, the reaction mixture and the inductive heated solid heating medium moved relative to each other. At the Using a particulate heating medium can do this in particular, by mixing the reaction mixture together with the heating medium or the heating medium in the Reaktionsgemsich swirled. For example, use nets or wool from one filament-shaped heating medium, for example the reaction vessel containing the Reaktionsgemsich and the Contains heating medium, shaken.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer chargenweise durchgeführten Umesterungsreaktion besteht darin, dass sich das Reaktionsgemisch zusammen mit Partikeln des Heizmediums in einem Reaktionsbehälter befindet und mit Hilfe eines im Reaktionsgemsich befindlichen Bewegungselements bewegt wird, wobei das Bewegungselement als Induktor eingerichtet ist, durch den die Partikel des Heizmediums durch elektromagnetische Induktion erwärmt werden. In dieser Ausführungsform befindet sich also der Induktor innerhalb des Reaktionsgemsichs. Das Bewegungselement kann beispielsweise als Rührer oder als sich auf und ab bewegender Stempel ausgebildet sein.A preferred embodiment of a batch carried out Transesterification reaction is that the reaction mixture together with particles of the heating medium in a reaction vessel and with the aid of a movement element located in the reaction mixture is moved, wherein the moving element is set up as an inductor is through which the particles of the heating medium by electromagnetic Induction heated. In this embodiment So is the inductor within the Reaktionsgemsichs. The moving element can, for example, as a stirrer or be formed as moving up and down stamp.
Man kann zusätzlich vorsehen, dass der Reaktor während der chemischen Reaktion von außen gekühlt wird. Dies ist insbesondere bei Chargenbetrieb möglich, wenn, wie vorstehend angegeben, der Induktor in das Reaktionsgemsich eintaucht. Das Einspeisen des elektromagnetischen Wechselfelds in den Reaktor wird dann nicht durch die Kühleinrichtung behindert.you may additionally provide that the reactor during the chemical reaction is cooled from the outside. This is especially possible in batch mode if, As indicated above, the inductor is immersed in the Reaktionsgemsich. The feeding of the alternating electromagnetic field in the reactor is then not obstructed by the cooling device.
Eine Kühlung des Reaktors kann von innen über Kühlschlangen oder Wärmetauscher oder vorzugsweise von außen erfolgen. Zur Kühlung kann man beispielsweise ggf. vorgekühltes Wasser oder auch eine Kühlmischung einsetzen, deren Temperatur unterhalb von 0°C liegt. Beispiele solcher Kühlmischungen sind Eis-Kochsalz-Gemische, Methanol/Trockeneis oder flüssiger Stickstoff. Durch die Kühlung lässt sich ein Temperaturgradient zwischen der Reaktorwand und dem induktiv erwärmten Heizmedium herstellen. Dieser ist besonders ausgeprägt, wenn man eine Kühlmischung mit einer Temperatur deutlich unterhalb von 0°C einsetzt, beispielsweise Methanol/Trockeneis oder flüssiger Stickstoff. Das Reaktionsgemsich, das durch das induktiv erwärmte Heizmedium aufgewärmt wird, wird dann wieder extern abgekühlt. Die Umesterungsreaktion der vorliegenden Erfindung findet somit vorzugsweise immer nur dann statt, wenn die Reaktanten Kontakt mit dem Heizmedium hat oder sich zumindest in dessen unmittelbarer Nähe befindet. Der in der Reaktion entstandene Carbonsäureester gelangt durch die Relativbewegung des Reaktionsgemsichs zum Heizmedium rasch in kühlere Bereiche des Reaktionsgemsichs, so dass seine thermische Weiterreaktion gehemmt ist.A cooling of the reactor can be done from the inside via cooling coils or heat exchangers or preferably from the outside. For cooling, it is possible to use, for example, optionally precooled water or else a cooling mixture whose temperature is below 0 ° C. Examples of such cooling mixtures are Ice-salt mixtures, methanol / dry ice or liquid nitrogen. By cooling, a temperature gradient between the reactor wall and the inductively heated heating medium can be produced. This is particularly pronounced when using a cooling mixture with a temperature well below 0 ° C, for example, methanol / dry ice or liquid nitrogen. The Reaktionsgemsich, which is heated by the inductively heated heating medium is then cooled externally again. The transesterification reaction of the present invention thus preferably takes place only when the reactants are in contact with, or at least in close proximity to, the heating medium. The carboxylic acid ester formed in the reaction passes rapidly through the relative movement of the Reaktionsgemsichs to the heating medium in cooler areas of Reaktionsgemsichs, so that its thermal reaction is inhibited.
In einer alternativen Ausführungsform führt man die die Umesterungsreaktion der vorliegenden Erfindung kontinuierlich in einem Durchflussreaktor durch, der zumindest teilweise mit dem festen Heizmedium gefüllt ist und hierdurch mindestens eine durch elektromagnetische Induktion erwärmbare Heizzone aufweist, wobei das Reaktionsgemisch den Durchflussreaktor kontinuierlich durchströmt und wobei sich der Induktor außerhalb des Reaktors befindet. Vorzugsweise ist der Durchflussreaktor als Rohrreaktor ausgeführt. In diesem Fall kann der Induktor den Reaktor vollständig oder zumindest teilweise umgeben. Das vom Induktor erzeugte elektromagnetische Wechselfeld wird dann allseitig oder zumindest von mehreren Stellen aus in den Reaktor eingeleitet.In an alternative embodiment leads to the the transesterification reaction of the present invention continuously in a flow-through reactor, which at least partially with the solid heating medium is filled and thereby at least a heatable by electromagnetic induction heating zone wherein the reaction mixture is the flow reactor continuously flows through and wherein the inductor outside of the reactor is located. Preferably, the flow-through reactor is as Tubular reactor executed. In this case, the inductor completely or at least partially surrounding the reactor. The alternating electromagnetic field generated by the inductor then becomes introduced into the reactor on all sides or at least from several points.
Bei dieser kontinuierlichen Verfahrensweise in einem Durchflussreaktor ist es möglich, dass der Reaktor mehrere Heizzonen aufweist. Beispielsweise können unterschiedliche Heizzonen unterschiedlich stark erwärmt werden. Dies kann entweder durch die Anordnung unterschiedlicher Heizmedien in dem Durchflussreaktor oder durch unterschiedlich ausgelegte Induktoren entlang des Reaktors erfolgen.at this continuous procedure in a flow reactor it is possible that the reactor has several heating zones. For example, different heating zones can be different to be heated strongly. This can be done either by the arrangement different heating media in the flow reactor or through differently designed inductors take place along the reactor.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Reaktionsgemisch nach Verlassen der Heizzone mit einer Absorbersubstanz in Kontakt gebracht wird, die Nebenprodukte oder Verunreinigungen aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Beispielsweise können aus einem im Laufe der Reaktion erhaltenen Gemisch verschiedener Carbonsäureester diejenigen Carbonsäureester entfernt werden, die nicht die gewünschte chemische Struktur aufweisen, etwa bei Mischungen aus Mono-, Di- oder Triestern.Farther can be provided that the reaction mixture after leaving the heating zone is brought into contact with an absorber substance, the by-products or impurities from the reaction mixture away. For example, from one over the course of Reaction obtained mixture of various carboxylic acid esters those carboxylic acid esters that are not removed have the desired chemical structure, such as mixtures from mono-, di- or tri-stems.
Je nach Reaktivität des Metallkatalysators und der verwendeten Reaktanten kann man die Produktausbeute ggf. dadurch erhöhen, dass das Reaktionsgemisch nach Durchströmen des festen Heizmediums zumindest teilweise zum erneuten Durchströmen des festen Heizmediums zurückgeführt wird. Dabei kann man nach dem jeweiligen Durchströmen des festen Heizmediums vorsehen, dass Verunreinigungen, Nebenprodukte oder auch das erwünschte Hauptprodukt aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. Hierfür sind die bekannten unterschiedlichen Abtrennverfahren geeignet, beispielsweise Absorption auf einer Absorbersubstanz, Ausfällen durch Kühlung oder destillative Abtrennung. Hierdurch kann letztlich eine vollständige Umsetzung der Reaktanten erreicht werden.ever after reactivity of the metal catalyst and the used If necessary, reactants can increase the product yield, that the reaction mixture after flowing through the solid Heating medium at least partially to re-flow the solid heating medium is returned. there you can after the respective flow through the solid heating medium Provide that impurities, by-products or even the desired Main product are removed from the reaction mixture. Therefor the known different separation methods are suitable, for example, absorption on an absorber substance, precipitation by cooling or by distillation. This can ultimately achieved complete reaction of the reactants become.
Die zweckmäßigerweise zu wählende gesamte Kontaktzeit des Reaktionsgemisches mit dem induktiv erwärmten Heizmedium hängt von der Kinetik der Umesterungsreaktion der vorliegenden Erfindung ab. Die Kontaktzeit ist um so länger zu wählen, je langsamer die jeweilige Umesterungsreaktion ist. Dies ist im Einzelfall empirisch anzupassen. Als Anhaltspunkt kann gelten, dass vorzugsweise das Reaktionsgemisch den Rohrreaktor mit einer solchen Geschwindigkeit einmal oder mehrmals durchströmt, dass die gesamte Kontaktzeit des Reaktionsgemisches mit dem induktiv erwärmten Heizmedium im Bereich von etwa 1 Sekunde bis etwa 2 Stunden liegt. Kürzere Kontaktzeiten sind denkbar, jedoch schwerer zu steuern. Längere Kontaktzeiten können bei besonders langsamen Umesterungsreaktionen der vorliegenden Erfindung erforderlich sein, verschlechtern jedoch zunehmend die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.The expediently to be selected entire Contact time of the reaction mixture with the inductively heated Heating medium depends on the kinetics of the transesterification reaction of the present invention. The contact time is the longer to choose, the slower the respective transesterification reaction is. This has to be adjusted empirically in individual cases. As a clue may be considered that preferably the reaction mixture is the tubular reactor perfused once or several times at such a speed, that the entire contact time of the reaction mixture with the inductive heated heating medium in the range of about 1 second to about 2 hours. Shorter contact times are possible but harder to control. Longer contact times can in particularly slow transesterification reactions of the present invention be required, but increasingly worsen the economy of the procedure.
Unabhängig davon, ob man die Umesterungsreaktion der vorliegenden Erfindung chargenweise oder kontinuierlich in einem Durchflussreaktor durchführt, kann man vorsehen, dass der Reaktor als Druckreaktor ausgelegt ist und die Umesterungsreaktion bei einem Druck oberhalb von 1013 mbar, vorzugsweise von mindestens 1,5 bar durchgeführt wird.Independently of whether the transesterification reaction of the present invention batchwise or continuously in a flow-through reactor, it can be provided that the reactor is designed as a pressure reactor and the transesterification reaction at a pressure above 1013 mbar, preferably at least 1.5 bar is performed.
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Heizmedium ferromagnetisch und weist eine Curie-Temperatur im Bereich von etwa 40 bis etwa 250°C auf, die man so auswählt, dass sich die Curie-Temperatur um nicht mehr als 20°C, vorzugsweise nicht mehr als 10°C von der ausgewählten Reaktionstemperatur unterscheidet. Dies führt zu einem inhärenten Schutz vor einer unbeabsichtigten Überhitzung. Das Heizmedium lässt sich durch elektromagnetische Induktion nur bis zu seiner Curie-Temperatur aufheizen, während es bei einer darüber liegenden Temperatur nicht weiter durch das elektromagnetische Wechselfeld erwärmt wird. Selbst bei einer Fehlfunktion des Induktors kann auf diese Weise verhindert werden, dass die Temperatur des Reaktionsgemischs unbeabsichtigt auf einen Wert deutlich oberhalb der Curie-Temperatur des Heizmediums ansteigt. Fällt die Temperatur des Heizmediums wieder unter seine Curie-Temperatur ab, lässt es sich erneut durch elektromagnetische Induktion erwärmen. Dies führt zu einer Selbstregelung der Temperatur des Heizmediums im Bereich der Curie-Temperatur und erlaubt es auch thermisch labile Metallkatalysatoren mit einer hohen Verfahrenssicherheit einzusetzen, sofern deren Zerfallstemperatur unterhalb der Curie-Temperatur des Heizmediums liegt.In a specific embodiment of the method according to the invention, the heating medium is ferromagnetic and has a Curie temperature in the range of about 40 to about 250 ° C, which is selected so that the Curie temperature by not more than 20 ° C, preferably not more than 10 ° C from the selected reaction temperature. This leads to inherent protection against accidental overheating. The heating medium can be heated by electromagnetic induction only up to its Curie temperature, while at an overlying temperature not further by the electromagnetic alternating field is heated. Even with a malfunction of the inductor can be prevented in this way that the temperature of the reaction mixture unintentionally increases to a value well above the Curie temperature of the heating medium. If the temperature of the heating medium falls below its Curie temperature again, it can be heated again by electromagnetic induction. This leads to a self-regulation of the temperature of the heating medium in the range of the Curie temperature and also makes it possible to use thermally labile metal catalysts with a high degree of process reliability, provided that their decomposition temperature is below the Curie temperature of the heating medium.
Es versteht sich von selbst, dass die Natur des Heizmediums und die Auslegung des Induktors so an einander angepasst werden müssen, dass sich die erwünschte Aufheizung des Reaktionsgemsichs realisieren lässt. Eine kritische Größe hierfür ist einerseits die in Watt ausdrückbare Leistung des Induktors sowie die Frequenz des vom Induktor erzeugten Wechselfelds. Prinzipiell muss die Leistung umso höher gewählt werden, je größer die Masse des induktiv zu erwärmenden Heizmediums ist. In der Praxis ist die erzielbare Leistung insbesondere durch die Möglichkeit begrenzt, den zur Versorgung des Induktors erforderlichen Generator zu kühlen.It It goes without saying that the nature of the heating medium and the Design of the inductor must be adapted to each other so that the desired heating of the Reaktionsgemsichs can be realized. A critical size this is on the one hand the expressible in watts Power of the inductor and the frequency of the inductor generated AC field. In principle, the performance has to be higher to be chosen, the greater the mass of the is to be heated inductively heating medium. In practice is the achievable performance in particular by the possibility limited, the generator required to supply the inductor to cool.
Besonders geeignet sind Induktoren, die ein Wechselfeld mit einer Frequenz im Bereich von etwa 1 bis etwa 100 kHz, insbesondere im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 kHz erzeugen. Solche Induktoren sowie die zugehörigen Generatoren sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der IFF GmbH in Ismaning (Deutschland).Especially suitable inductors, which are an alternating field with a frequency in the range of about 1 to about 100 kHz, especially in the range from about 10 to about 30 kHz. Such inductors as well as the associated generators are commercially available, For example, from the IFF GmbH in Ismaning (Germany).
Generell kann aber jede Art von Carbonsäureester im vorliegenden Verfahren verwendet werden, sofern dieser unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen einer Umesterungsreaktion zugänglich ist. Vorzugsweise wird der Carbonsäureester aus Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl, sec-Butyl und iso-Butyl-Carbonsäureestern ausgewählt. Allerdings sind Methyl- und/oder Ethyl-Carbonsäureester bevorzugt, da diese in der Umesterungsreaktion den leicht flüchtigen Alkohol Methanol bzw. Ethanol freisetzen, der leicht von der Reaktionsmischung abgetrennt werden kann, so dass das Reaktionsgleichgewicht auf die Seite des gewünschten Umesterungsproduktes hin verschoben wird.As a general rule But can any type of carboxylic acid ester in the present Method used, provided that under the respective reaction conditions a transesterification reaction is accessible. Preferably the carboxylic acid ester is selected from methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl and iso-butyl carboxylic acid esters selected. However, methyl and / or ethyl carboxylic esters preferred, since these in the transesterification reaction the volatile Alcohol release methanol or ethanol, which is easily separated from the reaction mixture can be, so that the reaction equilibrium on the side of desired transesterification product is postponed.
Neben beliebigen Mischungen verschiedener Carbonsäureester können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Carbonsäureester verwendet werden, die über mindestens eine C-C-Doppel und/oder Dreifachbindung verfügen.Next any mixtures of various carboxylic acid esters can in the context of the present invention also carboxylic acid esters used, which have at least one C-C double and / or Triple bond.
Brauchbare Carbonsäureester können beispielsweise ausgewählt werden aus Estern der Essigsäure, Phenylessigsäure, Triphenylessigsäure, Propionsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, β-Phenylacrylsäure, n-Buttersäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure, 5-Phenyl-n-valeriansäure, Hexansäure, 2-Ethylhexansäure, Heptansäure, Capronsäure, Octansäure, Pelargonsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Erucasäure, Linolsäure, Linolensäure, Oleostearinsäure, Lignocerinsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Decan-1,10-dicarbonsäure, Pentadecan-1,15-dicarbonsäure, Pentacosan-1,25-dicarbonsäure, Propan-1,2,3-tricarbonsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Mesaconsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Muconsäure, Aconitsäure, Cyclopropancarbonsäure, Cyclobutancarbonsäure, Cyclohexancarbonsäure, Cyclopropandicarbonsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Cyclohexan-1,2,3,4,5,6-hexacarbonsäure, Cyclopenten-2-carbonsäure, Cyclohexadien-1,2-dicarbonsäure, Benzoesäure, Toluylsäure, alpha-Naphthoesäure, β-Naphthoesäure, ortho-, meta- und para-Ethylbenzoesäure, p-Phenylbenzoephthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellitsäure, Pyromellitsäure, Hydroxyessigsäure, Chloressigsäure, Bromessigsäure, Milchsäure, alpha oder β-Hydroxypropionsäure, Zitronensäure, Rizinusölsäure, alpha oder β-Chloracrylsäure, 2-Hydroxycyclohexancarbonsäure, ortho-, meta- oder para-, Chlor-, Brom-, Nitro- oder Methoxybenzoesäure, Hydroxyphthalsäure, Tallölfettsäure, Lanolinfettsäuren, Kokosnußfettsäuren, Bergwachssäuren, polymere Säuren und dergleichen.useful Carboxylic acid esters may be selected, for example are made from esters of acetic acid, phenylacetic acid, Triphenylacetic acid, propionic acid, acrylic acid, Methacrylic acid, β-phenylacrylic acid, n-butyric acid, Isobutyric acid, valeric acid, isovaleric acid, 5-phenyl-n-valeric acid, hexanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, Heptanoic acid, caproic acid, octanoic acid, Pelargonic acid, lauric acid, myristic acid, Palmitic acid, stearic acid, oleic acid, Erucic acid, linoleic acid, linolenic acid, Oleostearic acid, lignoceric acid, malonic acid, Succinic acid, glutaric acid, adipic acid, Pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, Decane-1,10-dicarboxylic acid, pentadecane-1,15-dicarboxylic acid, Pentacosane-1,25-dicarboxylic acid, propane-1,2,3-tricarboxylic acid, Crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, Mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, Muconic acid, aconitic acid, cyclopropanecarboxylic acid, Cyclobutanecarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, Cyclopropanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, Cyclohexane-1,2,3,4,5,6-hexacarboxylic acid, cyclopentene-2-carboxylic acid, Cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid, benzoic acid, Toluic acid, alpha-naphthoic acid, β-naphthoic acid, ortho-, meta- and para-ethylbenzoic acid, p-phenylbenzophthalic acid, Isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, Pyromellitic acid, hydroxyacetic acid, chloroacetic acid, Bromoacetic acid, lactic acid, alpha or beta-hydroxypropionic acid, Citric acid, castor oil acid, alpha or β-chloroacrylic acid, 2-hydroxycyclohexanecarboxylic acid, ortho, meta or para, chloro, bromo, nitro or methoxybenzoic acid, Hydroxyphthalic acid, tall oil fatty acid, Lanolin fatty acids, coconut fatty acids, Mountain wax acids, polymeric acids and the like.
Insbesondere sind als Carbonsäureester Verbindungen der der allgemeinen Formel (II) bevorzugt wobei R1 ein verzweigter oder unverzweigter Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen ist, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl und t-Butyl und X ausgewählt wird aus Wasserstoff, Cyanid und Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl und t-Butyl, wobei R1 besonders bevorzugt Methyl oder Ethyl ist.In particular, compounds of the general formula (II) are preferred as the carboxylic ester wherein R 1 is a branched or unbranched alkyl radical having 1 to 6 C atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, sec-butyl and t-butyl and X is selected from hydrogen, cyanide and Al kyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, sec-butyl and t-butyl, wherein R 1 is particularly preferably methyl or ethyl.
Überaus bevorzugte Carbonsäureester der vorliegenden Erfindung werden aus Verbindungen der der allgemeinen Formel (IIa) ausgewählt wobei R1 wie oben definiert ist.Highly preferred carboxylic esters of the present invention are selected from compounds of general formula (IIa) wherein R 1 is as defined above.
In einer speziellen Ausführungsform werden im erfindungsgemäßen Verfahren Alkohole eingesetzt, die aus Alkoholen der der allgemeinen Formel (III) ausgewählt werden, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist und R ein n-valenter Rest ist, der 1 bis 100 C-Atomen umfasst.In a specific embodiment, alcohols are used in the process according to the invention which are prepared from alcohols of the general formula (III) wherein n is an integer from 1 to 6 and R is an n-valent radical comprising 1 to 100 carbon atoms.
Unter einem n-valenten Rest R ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein n-valentes organisches Radikal mit 1 bis 100 C-Atomen zu verstehen, das ausgehend vom Cyanacrylsäureester der allgemeinen Formel (I) oder Alkohol der allgemeinen Formel (III) formal durch die homolytische Spaltung von n Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen gebildet wird.Under an n-valent radical R is within the meaning of the present invention to understand an n-valent organic radical having 1 to 100 carbon atoms, that starting from the cyanoacrylic acid ester of the general formula (I) or alcohol of the general formula (III) formally by the homolytic Cleavage of n carbon-oxygen bonds is formed.
Der Begriff des n-valenten Rests soll im Folgenden exemplarisch an dem Beispiel des dreiwertigen Alkohols TMP (n = 3) näher erläutert werden: The term of the n-valent radical will be explained in more detail below using the example of the trivalent alcohol TMP (n = 3):
Durch die formale homolytische Spaltung der drei C-OH-Bindungen im TMP-Molekül entsteht ein trivalenter organischer Rest im Sinne der vorliegenden Erfindung.By the formal homolytic cleavage of the three C-OH bonds in the TMP molecule A trivalent organic residue is formed in the sense of the present invention Invention.
In einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung wird der Alkohol ausgewählt aus Diolen und Triolen, da auf diese Weise synthetisch schwieriger zugängliche Di- oder Tricabonsäureester hergestellt werden können.In a specific embodiment of the invention is the Alcohol selected from diols and triols, given to this Synthetic difficult to access di- or Tricabonsäureester can be produced.
In einer spezifischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Rest R in Formel (III) eine C3 bis C100-Kette, vorzugsweise eine C5 bis C70-Kette und insbesondere eine C10 bis C50-Kette, die durch mindestens ein Sauerstoffatom unterbrochen ist. Der Rest R kann dabei linear, verzweigt oder zyklisch angeordnet sein.In a specific embodiment of the process according to the invention, the radical R in formula (III) comprises a C 3 to C 100 chain, preferably a C 5 to C 70 chain and in particular a C 10 to C 50 chain which is protected by at least one oxygen atom is interrupted. The rest R can be linear, branched or cyclic.
Insbesondere sind Reste R bevorzugt, die mindestens eine Polyethylenglykol- und/oder mindestens eine Polypropylenglykoleinheit aufweisen.Especially radicals R are preferred which contain at least one polyethylene glycol and / or have at least one polypropylene glycol unit.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Rest R in Formel (III) 3 bis 18, insbesondere 4, 8, 10 oder 12 direkt miteinander verbundene C-Atome. Der Rest R kann dabei ebenfalls linear, verzweigt oder zyklisch angeordnet sein. Der Rest R kann weiterhin eine aromatische Gruppe enthalten oder neben Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen auch noch mindestens ein Heteroatom, beispielsweise ausgewählt aus Halogen-, Sauerstoff- und/oder Stickstoffatomen, beinhalten.In an alternative embodiment of the invention Method, the radical R in formula (III) 3 to 18, in particular 4, 8, 10 or 12 directly connected C atoms. The rest R can also be arranged linear, branched or cyclic be. The radical R can furthermore contain an aromatic group or in addition to hydrogen and carbon atoms at least a heteroatom, for example selected from halogen, Oxygen and / or nitrogen atoms.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Alkohole sind vorzugsweise primäre oder sekundäre Alkohole, wobei primäre Alkohole bevorzugt sind, da diese eine höhere Reaktivität in der Umesterungsreaktion aufweisen. Generell können beliebige Mischungen unterschiedlicher Alkohole verwendet werden.The alcohols used in the process according to the invention are preferably primary or secondary alcohols, with primary alcohols being preferred since these have a higher reactivity in the transesterification have reaction. In general, any mixtures of different alcohols can be used.
Brauchbare Alkohole können beispielsweise ausgewählt werden aus Ethanol, Chlorethanol, Cyanoethanol, n-Propanol, sec-Propano1, -n-Butanol, tert-Butano1, Isoamylalkohol, n-Hexanol, 2-Ethylhexanol, n-Octanol, n-Decanol, Isodecanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol, ortho-, meta- und para-Methoxybenzylalkohol, Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,4-Pentandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol,2-,3-Dimethyl-2,3-butandiol,Phenylethylalkohol, Triphenylethylalkohol, Trimethylolpropan, Mannitol, Sorbitol, Glycerin, Pentaerythritol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Xylenol, Bisphenole, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Polyoxyethylen- oder Polyoxypropylenglycole vorzugsweise mit einem Molekulargewicht bis etwa 4.000, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Triethylenglycolmonomethylether, Butoxyethanol, Butylenglycolmonobutylether, Dipentaerythritol, Tetrapentaerythritol, Diglycerin, Triglycerin und dergleichen.useful Alcohols can be selected, for example from ethanol, chloroethanol, cyanoethanol, n-propanol, sec-propano-1, -n-butanol, tert-butano1, isoamyl alcohol, n-hexanol, 2-ethylhexanol, n-octanol, n-decanol, isodecanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, ortho, meta- and para-methoxybenzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,4-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-, 3-dimethyl-2,3-butanediol, phenylethyl alcohol, Triphenylethyl alcohol, trimethylolpropane, mannitol, sorbitol, glycerol, Pentaerythritol, 1,4-cyclohexanedimethanol, xylenol, bisphenols, Diethylene glycol, triethylene glycol, polyoxyethylene or polyoxypropylene glycols preferably having a molecular weight of up to about 4,000, diethylene glycol monomethyl ether, Diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, Butoxyethanol, butylene glycol monobutyl ether, dipentaerythritol, tetrapentaerythritol, Diglycerin, triglycerin and the like.
Der
im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Alkohol
der allgemeinen Formel (III) wird in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aus Verbindungen der allgemeinen Formel
(IIIa)
Die Molverhältnisse von Carbonsäurester zu Alkohol können im erfindungsgemäßen Verfahren von 0,01 bis 100 schwanken. Vorteilhafterweise wird der Carbonsäureester im Überschuss eingesetzt. Das molare Verhältnis Carbonsäureester zum Alkohol reicht insbesondere von 20:1 bis 1:1, besonders bevorzugt von 10:1 bis 1,5:1.The Molar ratios of carboxylic acid ester to alcohol can in the process according to the invention vary from 0.01 to 100. Advantageously, the carboxylic ester is in excess used. The molar ratio of carboxylic acid ester the alcohol ranges in particular from 20: 1 to 1: 1, more preferably from 10: 1 to 1.5: 1.
Die Reaktionszeit kann insbesondere zwischen 1 Minute und 48 Stunden liegen, in Abhängigkeit von der Reaktivität des Metallkatalysators für das einzelne Reaktionsgemisch.The Reaction time can be between 1 minute and 48 hours depending on the reactivity of the Metal catalyst for the single reaction mixture.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann bei jeder Temperatur ausgeführt werden. Es wurde jedoch gefunden, dass Temperaturen zwischen 50°C und 200°C ausreichende Reaktionsgeschwindigkeiten ergeben. Temperaturen zwischen 70°C und 100°C sind bevorzugt.The Process of the present invention may be carried out at any temperature become. However, it has been found that temperatures between 50 ° C and 200 ° C give sufficient reaction rates. Temperatures between 70 ° C and 100 ° C are preferred.
Das Reaktionsprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Carbonsäureester, wie etwa ein Mono-Carbonsäureester der allgemeinen Formel (Ia), und/oder ein Bis-Carbonsäureester der allgemeinen Formel (Ib), und/oder aus Tris-Carbonsäureester der allgemeinen Formel (Ic), wobei die Reste R und X wie oben definiert sind.The reaction product of the process according to the invention is a carboxylic acid ester, such as a mono-carboxylic acid ester of general formula (Ia), and / or a bis-carboxylic acid ester of the general formula (Ib), and / or from tris-carboxylic acid esters of the general formula (Ic), wherein the radicals R and X are as defined above.
Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Umesterungsreaktion handelt, können die Reste R und R1 nicht identisch sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass Rest R mindestens ein C-Atom, insbesondere mindestens zwei C-Atome mehr als Rest R1 aufweist.Since the process according to the invention is a transesterification reaction, the radicals R and R 1 can not be identical. In particular, it is preferred that the radical R has at least one carbon atom, in particular at least two carbon atoms more than the radical R 1 .
Als Metallkatalysatoren sind im Sinne der vorliegenden Erfindung alle Verbindungen geeignet, die mindestens ein Metallatom umfassen und eine katalytische Aktivität in der im erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Umesterungsreaktion aufweisen.When Metal catalysts are all within the meaning of the present invention Suitable compounds which comprise at least one metal atom and a catalytic activity in the inventive Have performed process transesterification reaction.
Beispielsweise kann es sich bei dem Metallkatalysator um eine Lewissäure handeln, etwa um die Lewissäure eines Hauptgruppen- oder Übergangsmetalls.For example For example, the metal catalyst may be a Lewis acid act, such as the Lewis acid of a main group or transition metal.
Der
Begriff ”Übergangsmetall” kennzeichnet
im Sinn der Erfindung ein metallisches Element, welches aus den
Gruppen Ib, IIb, IIIa (einschließlich der Lanthanoide),
IVa, Va, VIa, VIIa und VIII des Periodensystems der Elemente, veröffentlicht
im Beiblatt des
Beispiele für geeignete Lewissäuren sind, ohne sich auf diese zu beschränken, Sn(OTf)2, Sm(OTf)3, SnCl4, Bu2SnO, AlCl3, BF3, BCl3, FeCl3, Fe(OTf)3, ZnCl2, Zn(OTf)2, Sc(OTf)3, Y(OTf)3, Gd(OTf)3.Examples of suitable Lewis acids are, but are not limited to, Sn (OTf) 2 , Sm (OTf) 3 , SnCl 4 , Bu 2 SnO, AlCl 3 , BF 3 , BCl 3 , FeCl 3 , Fe (OTf) 3 , ZnCl 2 , Zn (OTf) 2 , Sc (OTf) 3 , Y (OTf) 3 , Gd (OTf) 3 .
In einer speziellen Ausführungsform wird der Metallkatalysator der vorliegenden Erfindung durch Umsetzung mindestens eines Hydroxylgruppen-haltigen Trägermaterials mit mindestens einem Metallalkoxid erhalten.In In a specific embodiment, the metal catalyst the present invention by reacting at least one hydroxyl-containing Received carrier material with at least one metal alkoxide.
Das Hydroxylgruppen-haltige Trägermaterial unterliegt in seiner Struktur und seiner chemischen Zusammensetzung im Sinne der vorliegenden Erfindung keinen speziellen Limitierungen, sofern es eine Anbindung (Immobilisierung), insbesondere eine kovalente Anbindung mindestens einer geeigneten Metallverbindung, insbesondere eines Metallalkoxids erlaubt.The Hydroxyl-containing carrier material is subject in its Structure and its chemical composition within the meaning of the present Invention no special limitations, provided that there is a connection (Immobilization), in particular a covalent attachment at least a suitable metal compound, in particular a metal alkoxide allowed.
Üblicherweise werden als Hydroxylgruppen-haltige Trägermaterialien solche verwendet, die an der Oberfläche eine Vielzahl von Hydroxylgruppen aufweisen. Das Hydroxylgruppen-haltige Trägermaterial kann dabei entweder natürlich oder synthetisch sein. Beispiele sind Kohlenhydrat-basierte Polymere, Cyclodextrine, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Quarzstaub, Silicagel, Boroxid, Tone (wie z. B. Kaolinit, Montmorillonit, Vermiculit, Chlorit und Glimmer-Typen), Zeolithe, Zirconiumoxid, Titanoxid, Thoriumoxid, Magnesiumoxid, Aluminate, Kohleschwarz, synthetische anorganische Oxide von Silicium, Magnesium, Aluminium, Zink, und ihre Gemische und dergleichen geeignet.Usually are as hydroxyl-containing support materials such used on the surface a variety of hydroxyl groups exhibit. The hydroxyl-containing support material can thereby either natural or synthetic. examples are Carbohydrate-based polymers, cyclodextrins, alumina, silica, Fumed silica, silica gel, boron oxide, clays (such as kaolinite, montmorillonite, Vermiculite, chlorite and mica types), zeolites, zirconium oxide, Titanium oxide, thorium oxide, magnesium oxide, aluminates, carbon black, synthetic inorganic oxides of silicon, magnesium, aluminum, Zinc, and their mixtures and the like.
Das Hydroxylgruppen-haltige Trägermaterial ist vorzugsweise ausgewählt aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Gemischen davon. Zusätzlich sind auch organische Polymere mit hängenden Hydroxylguppen brauchbar. Oxide von Silicium und Aluminium sind bevorzugte Hydroxylgruppen-haltige Trägermaterialien.The Hydroxyl-containing carrier material is preferably selected from silica, alumina and mixtures from that. In addition, organic polymers are also hanging Hydroxyl groups useful. Oxides of silicon and aluminum preferred hydroxyl-containing support materials.
Geeignete
Metallalkoxide im Sinne der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise,
ohne sich auf die zu beschränken, ausgewählt aus
Metallalkoxiden der allgemeinen Formel (I),
In einer speziellen Ausführungsform wird das Metall M in Formel (I) ausgewählt aus Übergangsmetallen, wie beispielsweise Titan, Zirkonium, Hafnium, Eisen, Zink oder Vanadium, wobei Titan besonders bevorzugt ist.In In a specific embodiment, the metal M in formula (I) selected from transition metals such as Titanium, zirconium, hafnium, iron, zinc or vanadium, with titanium is particularly preferred.
Die vorgenannten Alkyl- und/oder Arylgruppen können ein oder mehrere Halogenatome und/oder Heteroatome als Substituenten tragen, wobei die Heteroatome Bestandteil einer funktionellen Gruppe sind, die beispielsweise ausgewählt wird aus primären und sekundären Aminen, Amiden, Urethanen, Alkoholen, Ethern, Estern, Thiolen, Thioethern und Sulfonen Als Alkoxygruppe OR2 mit 1 bis 20 C-Atomen sind insbesondere Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy-, Isopropoxy-, n-Butoxy-, Isobutoxy-, tert-Butoxy-, 2-Ethylhexyloxy-, n-Decyloxy-, Tridecyloxy- und Phenoxygruppen bevorzugt, wobei als Alkoxygruppe OR2 insbesondere Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise mit 2, 3 oder 4 C-Atomen verwendet werden können.The abovementioned alkyl and / or aryl groups may carry one or more halogen atoms and / or heteroatoms as substituents, the heteroatoms being part of a functional group which is selected, for example, from primary and secondary amines, amides, urethanes, alcohols, ethers, esters, Thiols, Thioethers and Sulfones Particularly preferred alkoxy groups OR 2 having 1 to 20 C atoms are methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, 2-ethylhexyloxy, n-decyloxy, Tridecyloxy- and phenoxy preferably, wherein as alkoxy group OR 2, in particular alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, preferably with 2, 3 or 4 carbon atoms can be used.
Für den Fall, dass u den Wert 1 hat, wird R3 vorzugsweise ausgewählt aus Methyl-, Ethyl-, Propyl- bzw. iso-Propylgruppen.In the case where u has the value 1, R 3 is preferably selected from methyl, ethyl, propyl or isopropyl groups.
Das Metallalkoxid der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Titantetraalkoxid, wie etwa Tetra-n-butyltitanat, Tetra-t-butyltitanat, Tetra-n-propyltitanat, Tetraisopropyltitanat, Tetraphenyltitanat, Tetracyclohexyltitanat und Tetrabenzyltitanat oder eine Trialkoxy-monoalkyl Titanverbindung.The Metal alkoxide of the present invention is in particular a titanium tetraalkoxide, such as tetra-n-butyl titanate, tetra-t-butyl titanate, tetra-n-propyl titanate, Tetraisopropyl titanate, tetraphenyl titanate, tetracyclohexyl titanate and tetrabenzyl titanate or a trialkoxy-monoalkyl titanium compound.
In einer alternativen Ausführungsform ist das feste Heizmedium oberflächlich mit einer katalytisch wirkenden Substanz belegt. Beispielsweise kann eine geeignete, katalytisch aktive Metallverbindung auf der Oberfläche des Heizmediums immobilisiert werden, wodurch ein Metallkatalysator im Sinne der vorliegenden Erfindung erhalten wird. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung trägt die Oberfläche des Heizmediums daher eine Hydroxylgruppen-haltige Schicht, die zur Anbindung, insbesondere zur kovalenten Anbindung geeigneter Metallverbindungen verwendet werden kann. Insbesondere sind nanoskalige Teilchen als Heizmedium bevorzugt, die an der Oberfläche eine Hydroxylgruppen-haltige Schicht, vorzugsweise eine SiO2-Schicht aufweisen. Als immobilisierbare Metallverbindungen sind insbesondere Metallalkoxide bevorzugt, wie beispielsweise die oben genannten Übergangsmetallalkoxide der allgemeinen Formel (I).In an alternative embodiment, the solid heating medium is superficially covered with a catalytically active substance. For example, a suitable, catalytically active metal compound can be immobilized on the surface of the heating medium, whereby a metal catalyst in the context of the present invention is obtained. In a specific embodiment of the invention, the surface of the heating medium therefore carries a hydroxyl-containing layer which can be used for the attachment, in particular for the covalent attachment of suitable metal compounds. In particular, nanoscale particles are preferred as the heating medium, which have on the surface a hydroxyl-containing layer, preferably a SiO 2 layer. Particularly preferred immobilized metal compounds are metal alkoxides, such as, for example, the abovementioned transition metal alkoxides of the general formula (I).
Generell gilt, dass das (Übergangs)metallalkoxid der allgemeinen Formel (I),
- – vor und/oder während der Umsetzung mit dem Heizmedium, insbesondere mit einem Heizmedium, das an seiner Oberfläche eine Hydroxylgruppen-haltige Schicht trägt und/oder
- – vor und/oder während der Umsetzung mit dem Hydroxylgruppen-haltigen Trägermaterial
- - Before and / or during the reaction with the heating medium, in particular with a heating medium which carries on its surface a hydroxyl-containing layer and / or
- - Before and / or during the reaction with the hydroxyl-containing carrier material
Unter einem Metalloligomer, insbesondere einem Übergangsmetalloligomer ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindungen zu verstehen, die 10 bis 10000 Metallatome, insbesondere 10 bis 10000 Übergangsmetallatome umfasst, wobei die einzelnen (Übergangs)metallatome jeweils durch verbrückende Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind.Under a metal oligomer, especially a transition metal oligomer is for the purposes of the present invention to mean a compound the 10 to 10,000 metal atoms, in particular 10 to 10,000 transition metal atoms comprising, wherein the individual (transition) metal atoms respectively linked by bridging oxygen atoms are.
Die Wassermenge kann in Abhängigkeit vom Ausmaß des erwünschten Oligomerisierungsgrad in einem weiten Bereich schwanken. Ein Mol Wasser ist für jedes Mol Sauerstoffbrücke, die gebildet wird, erforderlich. Es werden im Rahmen der Teilhydrolyse sowohl geradkettige als auch verzweigte Oligomere gebildet. Die Teilhydrolyse kann in jedem organischen Lösungsmittel durchgeführt werden, in welchem das (Übergangs)metallalkoxid löslich und stabil ist. Sie wird jedoch typischerweise in dem Alkohol ausgeführt, der jenem des (Übergangs)metallalkoxids entspricht. Gleichermaßen kann das Wasser rein oder verdünnt sein. Oft wird es mit dem Lösungsmittel verdünnt, das verwendet wird, um das (Übergangs)metallalkoxid aufzulösen. Das Wasser oder die Wasserlösung wird gewöhnlicherweise tropfenweise zugegeben, wobei die Temperatur, der Druck und die Zugabegeschwindigkeit der jeweiligen Reaktivität des (Übergangs)metallalkoxids anzupassen sind. Nach der Reaktion braucht das Lösungsmittel nicht zwingend entfernt zu werden. Für die Umsetzung mit dem Heizmedium, insbesondere mit dem Heizmedium, das an seiner Oberfläche eine Hydroxylgruppen-haltige Schicht aufweist, kann es zweckmäßig sein, dass Lösungsmittel zu entfernen und durch ein anderes Lösungsmittel zu ersetzen.The Amount of water may vary depending on the extent of desired degree of oligomerization in a wide range vary. One mole of water is for each mole of oxygen bridge, which is formed required. It will be part of the partial hydrolysis formed both straight-chain and branched oligomers. The partial hydrolysis can be carried out in any organic solvent in which the (transition) metal alkoxide is soluble and stable. However, it is typically carried out in the alcohol, which corresponds to that of the (transition) metal alkoxide. equally the water can be pure or diluted. Often it gets along diluted in the solvent that is used to dissolve the (transition) metal alkoxide. The Water or the water solution usually becomes added dropwise, with the temperature, pressure and rate of addition the respective reactivity of the (transition) metal alkoxide are to be adapted. After the reaction, the solvent needs not necessarily to be removed. For the implementation with the heating medium, in particular with the heating medium, on its surface having a hydroxyl group-containing layer, it may be appropriate be that solvent to remove and by another To replace solvent.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Umsetzung des (Übergangs)metallalkoxids, beispielsweise des (Übergangs)metallalkoxid der allgemeinen Formel (I) mit dem Heizmedium, insbesondere mit einem Heizmedium, das an seiner Oberfläche eine Hydroxylgruppen-haltige Schicht trägt und/oder dem Hydroxylgruppen-haltigen Trägermaterial unter wasserfreien Bedingungen. Auf diese Weise wird die Tendenz zur Oligomerisierung minimiert, wodurch andere Metallkatalysatoren mit anderen Reaktivitäten erhalten werden.In an alternative embodiment, the reaction of the (transition) metal alkoxide, for example of the (transition) metal alkoxide of the general formula (I) with the heating medium, in particular with a heating medium which carries on its surface a hydroxyl-containing layer and / or the Hy hydroxyl-containing support material under anhydrous conditions. In this way, the tendency to oligomerization is minimized, thereby obtaining other metal catalysts with different reactivities.
Unter einem (Übergangs)metallalkoxid sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl Metallalkoxide als auch Übergangsmetallalkoxide zu verstehen.Under A (transition) metal alkoxide are within the scope of the present invention Invention both metal alkoxides and transition metal alkoxides to understand.
In einer speziellen Ausführungsform wird der Metallkatalysator der vorliegenden Erfindung vor dem Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren calciniert, d. h. über einen gewissen Zeitraum hinweg in Gegenwart von Sauerstoff einer erhöhten Temperatur ausgesetzt.In In a specific embodiment, the metal catalyst of the present invention before use in the invention Process calcined, d. H. over a period of time in the presence of elevated temperature oxygen exposed.
Brauchbare Metallkatalysatoren können daher auch durch Umsetzung mindestens eines Hydroxylgruppen-haltigen Trägermaterials mit mindestens einem (Übergangs)metallalkoxid erhalten werden, wobei das Umsetzungsprodukt anschließend in Gegenwart von Sauerstoff Temperaturen von 150°C bis 800°C ausgesetzt wird. Bevorzugte Temperaturen liegen zwischen 300°C und 700°C, insbesondere zwischen 400°C und 600°C.useful Metal catalysts can therefore also by reaction at least a hydroxyl-containing carrier material with at least a (transition) metal alkoxide, wherein the Reaction product subsequently in the presence of oxygen Temperatures of 150 ° C to 800 ° C is exposed. Preferred temperatures are between 300 ° C and 700 ° C, in particular between 400 ° C and 600 ° C.
Geeignete Sauerstoffquellen sind insbesondere Mischungen verschiedener Gase, wobei der Sauerstoffgehalt mindestens 10 Gew.-% betragen sollte. Insbesondere kann die Calcinierung in Gegenwart von Luft durchgeführt werden.suitable Oxygen sources are in particular mixtures of different gases, wherein the oxygen content should be at least 10 wt .-%. In particular, the calcination can be carried out in the presence of air become.
Durch die Calcinierung wird die chemische Struktur des Metallkatalysators entscheidend verändert, wodurch in vielen Fällen die katalytische Aktivität gesteigert wird oder eine Anpassung der katalytischen Aktivität an die speziellen Anforderungen einer bestimmten Umesterungsreaktion gelingt.By The calcination becomes the chemical structure of the metal catalyst significantly changed, which in many cases the catalytic activity is increased or an adaptation the catalytic activity to the special requirements a certain transesterification reaction succeeds.
Selbstverständlich können im Rahmen der vorliegenden Erfindung beliebige Mischungen verschiedener Metallkatalysatoren verwendet werden.Of course may in the context of the present invention, any mixtures various metal catalysts can be used.
Geeignete
Verfahren zur Herstellung der Metallkatalysatoren der vorliegenden
Erfindung können beispielsweise
Das Verhältnis Metallkatalysator zu Reaktant kann beträchtlich schwanken, und zwar von 0,001 bis 20 Gewichtsteile Metallkatalysator (Gesamtmenge aller im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Metallkatalysatoren) zu 100 Gewichtsteile Reaktanten (Gesamtmenge aller im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Alkohole und Carbonsäureester). 0,1 bis 5 Gewichtsteile Katalysator zu 100 Gewichtsteile Reaktanten sind jedoch bevorzugt.The Ratio of metal catalyst to reactant can be considerable vary, from 0.001 to 20 parts by weight of metal catalyst (Total amount of all in the process according to the invention used metal catalysts) to 100 parts by weight of reactants (Total amount of all in the process according to the invention used alcohols and carboxylic acid esters). 0.1 to 5 parts by weight However, catalyst to 100 parts by weight of reactants are preferred.
Die vorliegende Erfindung wird, ohne sich auf diese zu beschränken, durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert The present invention is, but is not limited to, explained in more detail by the following examples
Ausführungsbeispieleembodiments
Verwendete SubstanzenUsed substances
Tetraisopropyltitanat, Methyllithium, Methylmethacrylat wurden von Sigma Aldrich bezogen und ohne weitere Aufreinigung eingesetzt. 1-Decanol wurde von Merck bezogen und ohne weitere Aufreinigung eingesetzt. Titantetrachlorid wurde und vor der Verwendung über Kupfer destiliiert. Silicagel (Silica 60, 0.04–0.063 mm, 230–400 mesh, specific surface area 500 m2/g) wurde von Macherey-Nagel bezogen.Tetraisopropyl titanate, methyllithium, methyl methacrylate were purchased from Sigma Aldrich and used without further purification. 1-Decanol was purchased from Merck and used without further purification. Titanium tetrachloride was distilled over copper prior to use. Silica gel (silica 60, 0.04-0.063 mm, 230-400 mesh, specific surface area 500 m 2 / g) was purchased from Macherey-Nagel.
1. Herstellung von Methyltriisopropyltitanat1. Preparation of methyl triisopropyl titanate
In einem 100 mL Schlenkkolben wurde zu Ti(Oi-Pr)4 (8,98 mL, 30,0 mmol) in trockenem Diethylether (5 mL) TiCl4 (1,10 mL, 10,0 mmol) langsam bei 0°C zugegeben und die resultierende Mischung 10 min bei 0°C gerührt. Nach 30-minütigem Rühren bei 22°C wurde trockener Diethylether (15 mL) zugegeben und die Mischung auf –40°C abgekühlt. Anschließend wurde eine Lösung von MeLi (1,6 M in Et2O, 25,0 mL, 40,0 mmol) tropfenweise zugegeben. Die erhaltene gelbe Mischung wurde 10 min bei –40°C gerührt und danach innerhalb von 45 min auf 0°C erwärmt. Durch Destillation unter reduziertem Druck konnte Methyltriisopropyltitanat (MeTi(Oi-Pr)3) isoliert werden.In a 100 mL Schlenk flask, Ti (Oi-Pr) 4 (8.98 mL, 30.0 mmol) in dry diethyl ether (5 mL) was added to TiCl 4 (1.10 mL, 10.0 mmol) slowly at 0 ° C added and the resulting mixture stirred at 0 ° C for 10 min. After stirring for 30 minutes at 22 ° C, dry diethyl ether (15 mL) was added and the mixture was cooled to -40 ° C. Subsequently, a solution of MeLi (1.6 M in Et 2 O, 25.0 mL, 40.0 mmol) was added dropwise. The resulting yellow mixture was stirred for 10 min at -40 ° C and then heated to 0 ° C within 45 min. Distillation under reduced pressure allowed the isolation of methyl triisopropyl titanate (MeTi (Oi-Pr) 3 ).
2. Herstellung des Metallkatalysators 12. Preparation of the metal catalyst 1
Eine Suspension von Silicagel (6,00 g, Vortrocknung im Vakuum bei 150°C für 20 h) in wasserfreiem Toluol (30 mL) wurde mit einer Suspension von MeTi(Oi-Pr)3 (1,44 g, 6.00 mmol) in wasserfreiem Toluol (80 mL) versetzt. Die resultierende Reaktionsmischung wurde 16 h bei 22°C geschüttelt. Der erhaltene Metallkatalysator 1 wurde anschließend durch Filtration abgetrennt, mit Toluol gewaschen und für 24 h im Vakuum getrocknet.A suspension of silica gel (6.00 g, predrying in vacuo at 150 ° C for 20 h) in anhydrous toluene (30 mL) was treated with a suspension of MeTi (Oi-Pr) 3 (1.44 g, 6.00 mmol) in anhydrous toluene (80 mL). The resulting reaction mixture was shaken for 16 h at 22 ° C. The resulting metal catalyst 1 was then separated by filtration, washed with toluene and dried for 24 h in vacuo.
3. Umesterungsreaktion3. transesterification reaction
Ein
beispielhafter Reaktionsaufbau kann der folgenden Publikation entnommen
werden:
Allgemeine VersuchsdurchführungGeneral experiment
Ein Glasreaktor (14 cm Länge × 9 mm interner Durchmesser) wurde mit einem Kupfernetz oder Stahlkugeln und dem Metallkatalysator 1 (2,2 g beim Kupfernetz und 1,8 bei Stahlkugeln) befüllt. Nach Spülen des Reaktors mit wasserfreiem Toluol (10 mL, Flussrate: 0,5 mL/min) wurde eine Lösung von Methylmethacrylat (MMA) (1,5–10 eq.), 1-Decanol (1 eq.) und Hydrochinon (0,005 eq./MMA) in wasserfreiem Toluol (2–10 mL/mmol Alkohol) durch den Reaktor gepumpt (Flussrate 0,1–1,0 mL/min), wobei der Reaktor mittels einer induktiven Heizvorrichtung (Feldfrequenz 20 kHz, Energie 150 Promille (Kupfernetz) oder 280 Promille (Stahlkugeln)) auf ca. 70–90°C erwärmt wird. Anschließend wird der Reaktor mit wasserfreiem Toluol (5 mL bei 0,2 mL/min, dann 10 mL bei 0,4 mL/min) gespült und die erhaltene Lösung im Vakuum konzentriert. Der Reaktoraustrag wurde mittels NMR-spektroskopischer Methoden bestimmt.One Glass reactor (14 cm length × 9 mm internal diameter) was made with a copper net or steel balls and the metal catalyst 1 (2.2 g in the copper network and 1.8 in steel balls) filled. After rinsing the reactor with anhydrous toluene (10 mL, Flow rate: 0.5 mL / min), a solution of methyl methacrylate (MMA) was added. (1.5-10 eq.), 1-decanol (1 eq.) And hydroquinone (0.005 eq./MMA) in anhydrous toluene (2-10 mL / mmol alcohol) pumped through the reactor (flow rate 0.1-1.0 mL / min), wherein the reactor by means of an inductive heating device (field frequency 20 kHz, energy 150 parts per thousand (copper net) or 280 parts per thousand (steel balls)) is heated to about 70-90 ° C. Subsequently The reactor is washed with anhydrous toluene (5 mL at 0.2 mL / min, then 10 mL at 0.4 mL / min) and the resulting solution concentrated in a vacuum. The reactor output was determined by NMR spectroscopic Methods determined.
Tabelle
1 zeigt die bestimmten Reaktorausträge bei der oben beschriebenen
Herstellung des 1-Decylesters von Methylmethacrylat (DMMA) Tabelle 1: Reaktorausträge
Durch das erfindungsgemäße Verfahren konnte der 1-Decylester von Methylmethacrylat in sehr guten Ausbeuten isoliert werden.By the inventive method was the 1-decyl ester be isolated from methyl methacrylate in very good yields.
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