DE102013021509B4 - Process for the preparation of 3-hydroxyalkanals - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxyalkanalen durch Umsetzung eines Aldehyds der allgemeinen Formel (I) R1R2H-C-C=(O)H mit einem weiteren Aldehyd der allgemeinen Formel (II) R3-C=(O)H zu einem Additionsprodukt der allgemeinen Formel (III) [R3-C(OH)H]x-C[R1]a[R2]b-C=(O)H, in der R1, R2und R3jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, x eine ganze Zahl von 1 bis 3, a gleich 0 oder 1 und b gleich 0 oder 1 ist und x+a+b gleich 3 ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Lösung bei einer Temperatur von 40 bis 170°C in Gegenwart von binären Metallnitriden der Formel A(m+)oN(3-)p, in der o die ganzzahligen Werte 1 bis 3 annehmen kann, p unabhängig davon die ganzzahligen Werte 1 bis 4 annehmen kann, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet und die Bedingung (m+)·o gleich (3-)·p erfüllt ist, oder in Gegenwart von Si3N4erfolgt.Process for the preparation of 3-hydroxyalkanals by reacting an aldehyde of the general formula (I) R1R2H-CC = (O) H with a further aldehyde of the general formula (II) R3-C = (O) H to form an addition product of the general formula ( III) [R3-C (OH) H] xC [R1] a [R2] bC = (O) H, in which R1, R2 and R3 each independently represent hydrogen or an aliphatic hydrocarbon radical of 1 to 8 carbon atoms, x an integer from 1 to 3, a is 0 or 1 and b is 0 or 1 and x + a + b is 3, characterized in that the reaction is carried out in solution at a temperature of 40 to 170 ° C in the presence of binary metal nitrides Formula A (m +) oN (3-) p, in which o can assume the integer values 1 to 3, p can assume the integer values 1 to 4 regardless of this, m means an integer from 1 to 4 and the condition (m + ) · O is equal to (3-) · p, or takes place in the presence of Si3N4.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxyalkanalen in Gegenwart von MetallnitridenThe present invention relates to a process for the preparation of 3-hydroxyalkanals in the presence of metal nitrides

Mehrwertige Alkohole oder Polyole besitzen als Kondensationskomponente zum Aufbau von Polyestern oder Polyurethanen, Kunstharzlacken, Schmiermitteln und Weichmachern eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung. Wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von Polyolen sind 3-Hydroxyalkanale, die durch Aldoladdition zweier Aldehyde hergestellt werden können. Hierbei sind besonders solche mehrwertigen Alkohole von Interesse, die durch eine gemischte Aldoladdition von Formaldehyd mit iso- oder n-Butyraldehyd erhalten werden. Bei der Aldoladdition zwischen Formaldeyd und dem entsprechenden Butyraldehyd bildet sich zunächst eine aldehydische Zwischenstufe, die anschließend zum mehrwertigen Alkohol reduziert werden muss. Technisch bedeutende mehrwertige Alkohole, die nach diesem Verfahren zugänglich sind, sind Neopentylglykol [NPG, 2,2-Dimethylpropandiol-(1,3)] aus der Mischaldolisierung von Formaldehyd und iso-Butyraldehyd ( Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976) Nr. 12, Seiten 504-514; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6.Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50-52 ) oder Trimethylolpropan (TMP, 2-Hydroxymethyl-2-methylpropandiol-(1,3)] aus der Mischaldolisierung von Formaldehyd und n-Butyraldehyd ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6.Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 58-59 ).Polyhydric alcohols or polyols are of considerable economic importance as condensation components for the synthesis of polyesters or polyurethanes, synthetic resin paints, lubricants and plasticizers. Important intermediate products for the production of polyols are 3-hydroxyalkanals, which can be produced by the aldol addition of two aldehydes. Polyhydric alcohols obtained by mixed aldol addition of formaldehyde with iso- or n-butyraldehyde are of particular interest here. In the aldol addition between formaldehyde and the corresponding butyraldehyde, an aldehyde intermediate is initially formed, which then has to be reduced to the polyhydric alcohol. Technically important polyhydric alcohols that can be obtained by this process are neopentyl glycol [NPG, 2,2-dimethylpropanediol- (1,3)] from the mixed aldolization of formaldehyde and isobutyraldehyde ( Chemiker-Zeitung, 100th year (1976) No. 12, pages 504-514; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 2, pages 50-52 ) or trimethylolpropane (TMP, 2-hydroxymethyl-2-methylpropanediol- (1,3)] from the mixed aldolization of formaldehyde and n-butyraldehyde ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 2, pages 58-59 ).

Bekanntermaßen reagiert bei der Aldoladdition der eine Aldehyd als Carbonylkomponente und der andere Aldehyd als Methylenkomponente unter Ausbildung einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung. Damit es zur Ausbildung der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung kommen kann, muss mindestens ein Aldehyd mindestens ein Wasserstoffatom in α-Position zur Carbonylgruppe tragen. Dieser Aldehyd reagiert dann als Methylenkomponente. Die Aldoladdition wird sowohl von basischen als auch von sauren Verbindungen katalysiert.It is known that in the aldol addition one aldehyde reacts as a carbonyl component and the other aldehyde as a methylene component to form a carbon-carbon bond. In order for the carbon-carbon bond to form, at least one aldehyde must have at least one hydrogen atom in the α-position to the carbonyl group. This aldehyde then reacts as a methylene component. The aldol addition is catalyzed by both basic and acidic compounds.

Bei der Basenkatalyse bildet sich zunächst aus dem Aldehyd mit dem α-ständigen Wasserstoffatom, d.h. aus der Methylenkomponente, ein Anion |C(R)2-C(H)=O gemäß Reaktionsschritt (1), das anschließend mit der Carbonylkomponente R'-C(H)=O zum Additionsprodukt unter Freisetzung des basischen Katalysators abreagiert B|- + H-C(R)2-C(H)=0 → B-H = |C(R)2-C(H)=0 (1)

Figure DE102013021509B4_0001
In base catalysis, an anion | C (R) 2 -C (H) = O is initially formed from the aldehyde with the hydrogen atom in the α position, ie from the methylene component, according to reaction step (1), which is then combined with the carbonyl component R'- C (H) = O reacted to the addition product, releasing the basic catalyst B | - + HC (R) 2 -C (H) = 0 → BH = | C (R) 2 -C (H) = 0 (1)
Figure DE102013021509B4_0001

Die Aldoladdition ist eine Gleichgewichtsreaktion und die Lage des Gleichgewichts hängt von den Basenstärken der Reaktionsteilnehmer ab. Damit es zur Bildung des 3-Hydroxyalkanals gemäß Schritt (2) kommen kann, muss die Basenstärke des zwischenzeitlich gebildeten Alkoholatanions R'-C(H)(O-)-C(R)2-C(H)=O größer sein als die Basenstärke des Katalysators Bl-.The aldol addition is an equilibrium reaction and the position of the equilibrium depends on the base strengths of the reactants. So that the 3-hydroxyalkanal can be formed according to step (2), the base strength of the alcoholate anion R'-C (H) (O - ) -C (R) 2 -C (H) = O must be greater than the base strength of the catalyst B1 - .

Einheitliche Aldoladditionsprodukte entstehen bei der Umsetzung zweier strukturverschiedener Aldehyde, wenn eine Aldehydkomponente nur ein α-ständiges Wasserstoffatom trägt und die andere Aldehydkomponente kein α-ständiges Wasserstoffatom trägt. Bei dieser Kombination der Ausgangsverbindungen ist eindeutig festgelegt, welcher Aldehyd als Carbonylkomponente und welcher Aldehyd als Methylenkomponente reagiert. Ein wirtschaftlich bedeutender Prozess für diese Kombination der Ausgangsaldehyde ist die Umsetzung von Formaldehyd mit iso-Butyraldehyd zum Hydroxypivalaldehyd (2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal). Wird n-Butyraldehyd mit zwei α-ständigen Wasserstoffatomen zur Carbonylgruppe mit Formaldehyd umgesetzt, wird üblicherweise Formaldehyd im molaren Überschuss pro α-ständigem Wasserstoffatom eingesetzt, um die Reaktion in Richtung von 2,2-Dimethylolbutanal zu drängen und die Selbstaddition von n-Butyraldehyd in den Hintergrund zu drücken.Uniform aldol addition products are formed when two structurally different aldehydes are reacted if one aldehyde component only carries an α-hydrogen atom and the other aldehyde component does not carry an α-hydrogen atom. This combination of starting compounds clearly defines which aldehyde reacts as the carbonyl component and which aldehyde reacts as the methylene component. An economically important process for this combination of the starting aldehydes is the conversion of formaldehyde with isobutyraldehyde to hydroxypivalaldehyde (2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal). If n-butyraldehyde with two hydrogen atoms in the α position is reacted with formaldehyde to form the carbonyl group, formaldehyde is usually used in a molar excess per hydrogen atom in the α position in order to push the reaction in the direction of 2,2-dimethylolbutanal and the self-addition of n-butyraldehyde in to press the background.

Es ist bekannt, die Aldoladdition zweier Aldehyde in Gegenwart von Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden als basische Katalysatoren durchzuführen ( DE 1 518 784 A1 , US 2 400 724 ). Man verwendet üblicherweise eine wässrige Katalysatorlösung und bringt die organische Phase mit der wässrigen Katalysatorphase in innigen Kontakt. Nach beendeter Reaktion werden die organische Phase und die wässrige Katalysatorphase voneinander getrennt und die organische Phase weiter verarbeitet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch der hohe Salzanfall sowie die Verunreinigung des erhaltenen Aldoladditionsproduktes mit Alkali- oder Erdalkalimetallionen, die sich bei der nachfolgenden katalytischen Hydrierung des Aldoladditionsproduktes zum Polyol für den Metallkatalysator als störend erweisen ( DE 1 768 274 A1 , DE 1 957 591 A1 ).It is known to carry out the aldol addition of two aldehydes in the presence of alkali or alkaline earth metal hydroxides as basic catalysts ( DE 1 518 784 A1 , U.S. 2,400,724 ). An aqueous catalyst solution is usually used and the organic phase is brought into intimate contact with the aqueous catalyst phase. After the reaction has ended, the organic phase and the aqueous catalyst phase are separated from one another and the organic phase is processed further. However, this method is disadvantageous the high amount of salt and the contamination of the aldol addition product obtained with alkali or alkaline earth metal ions, which prove to be disruptive to the metal catalyst in the subsequent catalytic hydrogenation of the aldol addition product to the polyol ( DE 1 768 274 A1 , DE 1 957 591 A1 ).

In der Zwischenzeit hat sich die Verwendung von tertiären Aminen als Katalysator für die Aldoladditionsreaktion in der Technik durchgesetzt ( DE 1 957 591 A1 , US 4 855 515 , EP 0 522 368 A1 ). Als tertiäre Amine verwendet man häufig niedere Trialkylamine wie Trimethylamin oder Triethylamin ( WO 2010/079187 A1 , EP 1 752 439 A1 ) oder Tri-n-propylamin ( DE 3 644 675A1 ). Im Gegensatz zur Anwendung wässriger alkalischer Lösungen erfolgt die aminkatalysierte Aldoladditionsreaktion im homogenen organischen Medium. Dementsprechend ist zur Abtrennung und Rückführung des Aminkatalysators ein hoher Destillationsaufwand zu betreiben. Auch neigen die tertiären Alkylamine in der nachfolgenden Hydrierung zu Polyolen zur Bildung von stickstoffhaltigen Zersetzungsprodukten, deren Anwesenheit selbst in geringen Spuren die Qualität des Polyols für viele Folgeanwendungen massiv beeinträchtigt. Bei der Aufarbeitung des Polyols ist daher eine nahezu vollständige Abtrennung stickstoffhaltiger Verunreinigungen sicherzustellen.In the meantime, the use of tertiary amines as a catalyst for the aldol addition reaction has established itself in industry ( DE 1 957 591 A1 , U.S. 4,855,515 , EP 0 522 368 A1 ). Lower trialkylamines such as trimethylamine or triethylamine are often used as tertiary amines ( WO 2010/079187 A1 , EP 1 752 439 A1 ) or tri-n-propylamine ( DE 3 644 675A1 ). In contrast to the use of aqueous alkaline solutions, the amine-catalyzed aldol addition reaction takes place in a homogeneous organic medium. Accordingly, a high distillation effort has to be carried out to separate and recycle the amine catalyst. In the subsequent hydrogenation to polyols, the tertiary alkylamines also tend to form nitrogen-containing decomposition products, the presence of which, even in small traces, has a massive adverse effect on the quality of the polyol for many subsequent applications. When working up the polyol, almost complete removal of nitrogen-containing impurities must therefore be ensured.

Um die Abtrennung des basischen Katalysators von dem organischen Reaktionsprodukt zu erleichtern, wird ebenfalls der Einsatz fester, basischer Katalysatoren empfohlen. Als solche Katalysatoren werden beispielsweise makroporöse lonenaustauscherharze verwendet, die basische tertiäre Aminogruppen tragen ( DE 1 957 591 A1 ). Es werden sowohl schwach als auch stark basische lonenaustauscherharze beschrieben, die vorzugsweise auf einer Styrol-Divinylbenzol-Polymermatrix mit tertiären Aminogruppen als funktionelle Gruppen basieren ( EP 0 948 476 B1 , US 2 818 443 ). Vorzugsweise verwendet man schwach basische lonenaustauscherharze ( WO 98/29374 A1 ). Ionenaustaucherharze überzeugen jedoch nicht immer hinsichtlich des Aldehydumsatzes und ihre Verwendung wird im Allgemeinen durch ihre geringe Stabilität eingeschränkt.In order to facilitate the separation of the basic catalyst from the organic reaction product, the use of solid, basic catalysts is also recommended. Such catalysts are, for example, macroporous ion exchange resins that carry basic tertiary amino groups ( DE 1 957 591 A1 ). Both weakly and strongly basic ion exchange resins are described, which are preferably based on a styrene-divinylbenzene polymer matrix with tertiary amino groups as functional groups ( EP 0 948 476 B1 , U.S. 2,818,443 ). Weakly basic ion exchange resins are preferably used ( WO 98/29374 A1 ). However, ion exchange resins are not always convincing with regard to the aldehyde conversion and their use is generally restricted by their poor stability.

Die Verwendung von anorganischen, basischen Feststoffen wird ebenfalls beschrieben. Gemäß WO 92/19579 A1 wird als Katalysator ein Gemisch aus tertiären Aminen und Metalloxiden der Elemente IB, IVA, IVB, VA, VB, VIB und VIII des Periodensystems der Elemente, insbesondere Titan und Chrom verwendet. Obwohl sich das organische Reaktionsprodukt von dem oxidischen Feststoff leicht abfiltrieren lässt, sind aufwendige Aufarbeitungsmaßnahmen erforderlich, um die stickstoffhaltigen Verbindungen in ausreichendem Maße abzutrennen. Nach WO 00/00456 A1 können basisch modifizierte Schichtsilikate verwendet werden, die vorteilhafte Umsätze und Selektivitäten zeigen. Allerdings werden recht lange Reaktionszeiten benötigt. EP 1 205 463 A1 behandelt die katalytische Herstellung von Aldolen in einem mikrostrukturierten Reaktionssystem, wobei ein heterogener Katalysator in das mikrostrukturierte System eingebracht ist. Als heterogener Katalysator können basische lonenaustauscherharze, basische Zeolithe oder Metalloxide von Mo, W, Ca, Mg oder Al verwendet werden.The use of inorganic, basic solids is also described. According to WO 92/19579 A1 a mixture of tertiary amines and metal oxides of the elements IB, IVA, IVB, VA, VB, VIB and VIII of the Periodic Table of the Elements, in particular titanium and chromium, is used as the catalyst. Although the organic reaction product can easily be filtered off from the oxidic solid, complex work-up measures are necessary in order to separate off the nitrogen-containing compounds to a sufficient extent. To WO 00/00456 A1 Basically modified phyllosilicates can be used, which show advantageous conversions and selectivities. However, very long response times are required. EP 1 205 463 A1 deals with the catalytic production of aldols in a microstructured reaction system, whereby a heterogeneous catalyst is introduced into the microstructured system. Basic ion exchange resins, basic zeolites or metal oxides of Mo, W, Ca, Mg or Al can be used as the heterogeneous catalyst.

U. Rymsa, In-situ-infrarotspektroskopische Untersuchungen der Aldolkondensation von n-Butanal an basischen Festkörperkatalysatoren, Dissertation, Universität Stuttgart, 2001 betrachtet die Aldolkondensation von n-Butanal in der Gasphase an zeolithischen und oxidischen Festkörperkatalysatoren sowie an mit Alkalimetallacetaten imprägniertes Siliziumdioxid. In Applied Catalysis A: General 181 (1999), Seiten 331-346 wird die schrittweise Substitution von Sauerstoff durch Stickstoff in Zirkoniumphosphat zu Zirkoniumphosphat-oxid-nitriden beschrieben. Die Säure/Base-Eigenschaften dieser Feststoffe lassen sich durch das Verhältnis Stickstoff zu Sauerstoff einstellen. U. Rymsa, In-situ infrared spectroscopic investigations of the aldol condensation of n-butanal on basic solid-state catalysts, dissertation, University of Stuttgart, 2001 examines the aldol condensation of n-butanal in the gas phase on zeolitic and oxidic solid-state catalysts as well as on silicon dioxide impregnated with alkali metal acetates. In Applied Catalysis A: General 181 (1999), pages 331-346 describes the gradual substitution of oxygen by nitrogen in zirconium phosphate to zirconium phosphate oxide nitrides. The acid / base properties of these solids can be adjusted through the ratio of nitrogen to oxygen.

Aufgrund der großen Bedeutung, die 3-Hydroxyalkanale als Zwischenprodukte für die Herstellung von Polyolen besitzen, wird ständig nach weiteren Verbesserungen in Bezug auf alternative Verfahren und alternative Katalysatoren für die Herstellung von 3-Hydroxyalkanalen gesucht. Dabei soll die Aldoladdition bei hohem Aldehydumsatz mit hoher Selektivität zu dem gewünschten 3-Hydroxyalkanal führen. Ebenfalls soll der eingesetzte Aldolisierungskatalysator im Reaktionsmedium eine hohe Stabilität besitzen, um eine ausreichend lange Katalysatorstandzeit zu gewährleisten.Because of the great importance that 3-hydroxyalkanals have as intermediates for the production of polyols, further improvements in relation to alternative processes and alternative catalysts for the production of 3-hydroxyalkanals are constantly being sought. The aldol addition should lead to the desired 3-hydroxyalkanal with high aldehyde conversion with high selectivity. The aldolization catalyst used should also have high stability in the reaction medium in order to ensure a sufficiently long catalyst service life.

Die vorliegende Erfindung besteht daher in einem Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxyalkanalen durch Umsetzung eines Aldehyds der allgemeinen Formel (I) R1R2H-C-C=(O)H mit einem weiteren Aldehyd der allgemeinen Formel (II) R3-C=(O)H zu einem Additionsprodukt der allgemeinen Formel (III) [R3-C(OH)H]x-C[R1]a[R2]b-C=(O)H, in der R1, R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, x eine ganze Zahl von 1 bis 3, a gleich 0 oder 1 und b gleich 0 oder 1 ist und x+a+b gleich 3 ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Lösung bei einer Temperatur von 40 bis 170°C in Gegenwart von binären Metallnitriden der Formel A(m+) o N(3-) p, in der o die ganzzahligen Werte 1 bis 3 annehmen kann, p unabhängig davon die ganzzahligen Werte 1 bis 4 annehmen kann, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet und die Bedingung (m+)·o gleich (3-)·p erfüllt ist, oder in Gegenwart von Si3N4 erfolgt.The present invention therefore consists in a process for the preparation of 3-hydroxyalkanals by reacting an aldehyde of the general formula (I) R 1 R 2 HCC = (O) H with a further aldehyde of the general formula (II) R 3 -C = ( O) H to an addition product of the general formula (III) [R 3 -C (OH) H] x -C [R 1 ] a [R 2 ] b -C = (O) H, in which R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen or an aliphatic hydrocarbon radical of 1 to 8 carbon atoms, x is an integer from 1 to 3, a is 0 or 1 and b is 0 or 1 and x + a + b is 3, thereby characterized in that the reaction in solution at a temperature of 40 to 170 ° C in the presence of binary metal nitrides of the formula A (m +) o N (3-) p , in which o can assume the integer values 1 to 3, p regardless of this the integer values 1 to 4 can assume, m is an integer from 1 to 4 and the condition (m +) · o equal to (3-) · p is fulfilled, or takes place in the presence of Si 3 N 4 .

Aus J. Mol. Catal. A: Chem., 2006, 247, Seiten 116-123 ist die Umsetzung von Cyclopentanon mit Valeraldehyd an AIPON und ZrPON-Katalysatoren zum Aldolkondensationsprodukt bekannt, doch wurde überraschenderweise gefunden, dass sich ebenfalls binäre Metallnitride als feste Katalysatoren bei der Aldoladdition zweier Aldehyde eignen. Bei der Verwendung von festen Metallnitriden kann vorteilhafterweise der Aldolisierungskatalysator nach beendeter Reaktion auf einfache Weise von dem Reaktionsgemisch durch Filtration abgetrennt werden. Auch kann bei der Reaktionsführung an festen Katalysatoren die Verweilzeit der Edukte an der Katalysatoroberfläche sehr gezielt eingestellt werden gegenüber einer Verfahrensführung, bei der der Aldolisierungskatalysator im Reaktionsgemisch homogen gelöst wird oder in einer separaten wässrigen Phase gelöst vorliegt, die mit der organischen Eduktphase intensiv durchmischt wird. From J. Mol. Catal. A: Chem., 2006, 247, pp. 116-123 the reaction of cyclopentanone with valeraldehyde over AIPON and ZrPON catalysts to form the aldol condensation product is known, but it has surprisingly been found that binary metal nitrides are also suitable as solid catalysts in the aldol addition of two aldehydes. When solid metal nitrides are used, the aldolization catalyst can advantageously be separated off from the reaction mixture by filtration in a simple manner after the reaction has ended. When the reaction is carried out on solid catalysts, the residence time of the educts on the catalyst surface can also be set very specifically compared to a process procedure in which the aldolization catalyst is homogeneously dissolved in the reaction mixture or is dissolved in a separate aqueous phase that is intensively mixed with the organic educt phase.

Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Metallnitriden handelt es sich um binäre Metallnitride der allgemeinen Formel A(m+) o N(3-) p, in der o die ganzzahligen Werte von 1 bis 3 und unabhängig davon p die ganzzahligen Werte von 1 bis 4 annehmen können, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet und die Bedingung (m+)·o gleich (3-)·p erfüllt ist.The metal nitrides used according to the invention are binary metal nitrides of the general formula A (m +) o N (3-) p , in which o can assume the integer values from 1 to 3 and regardless of this p can assume the integer values from 1 to 4, m is an integer from 1 to 4 and the condition (m +) · o equal to (3-) · p is fulfilled.

Als Metallnitride eigen sich beispielsweise AlN, TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, FeN, Fe2N2 und CrN, entweder als Einzelsubstanz oder als Mischungen. Auch Mischungen von Metallnitriden mit weiteren Feststoffen, wie Carbiden, Übergangsmetalloxiden, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Boroxid oder Aktivkohle können in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Si3N4 kann ebenfalls verwendet werden.Suitable metal nitrides are, for example, AlN, TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, FeN, Fe 2 N 2 and CrN, either as individual substances or as mixtures. Mixtures of metal nitrides with other solids, such as carbides, transition metal oxides, silicon dioxide, aluminum oxide, boron oxide or activated carbon can also be used in the process according to the invention. Si 3 N 4 can also be used.

Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten binären Metallnitride erfolgt nach an sich bekannten Verfahren, beispielsweise durch Nitridierung von Metalloxiden unter Stickstoff oder Ammoniak unter gleichzeitiger Anwesenheit von Kohlenstoff oder durch Umsetzung von Metallchloriden oder von metallorganischen Verbindungen mit Stickstoff/Wasserstoffgemischen oder mit Ammoniak ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6.Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim, Band 23, Seiten 51-64 ). Als Metallnitride für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich sowohl ionische Nitride, wie AlN, kovalente Nitride, oder Übergangsmetallnitride der Formel AN, die als Einlagerungsverbindungen aufzufassen sind, beispielsweise TiN,TaN, FeN oder CrN. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren sind AlN, TiN, TaN, FeN oder CrN. Si3N4 ist ebenfalls geeignet.The binary metal nitrides used according to the invention are produced by processes known per se, for example by nitriding metal oxides under nitrogen or ammonia in the simultaneous presence of carbon or by reacting metal chlorides or organometallic compounds with nitrogen / hydrogen mixtures or with ammonia ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 23, Pages 51-64 ). Both ionic nitrides, such as AlN, covalent nitrides, or transition metal nitrides of the formula AN, which are to be understood as intercalation compounds, for example TiN, TaN, FeN or CrN, are suitable as metal nitrides for the process according to the invention. AlN, TiN, TaN, FeN or CrN are particularly suitable for the method according to the invention. Si 3 N 4 is also suitable.

Der feste Aldolisierungskatalysator wird in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Reaktionsansatz eingesetzt.The solid aldolization catalyst is used in an amount of 1 to 10% by weight, preferably 3 to 8% by weight, based on the total reaction mixture.

Die praktische Durchführung der Aldoladdition erfolgt in Suspension in einem Rührkessel oder in einer Rührkesselkaskade, wobei eine ausreichende Verteilung des Feststoffs in der Reaktionslösung durch intensives Rühren sicherzustellen ist. Ebenfalls kann die Aldoladdition in einem Rohrreaktor an einem fest angeordneten Katalysatorbett durchgeführt werden, beispielsweise auch in einem mikrostrukturierten Reaktionssystem, in dem die Reaktionskammer mit dem festen Katalysator ausgekleidet ist. Die Verfahrensführung mit fest angeordneten Katalysatoren ermöglicht auf einfache Weise, aus dem abgeführten Reaktionsgemisch einen Teilstrom als Kreislaufstrom in den Reaktor zurückzuführen. Ansonsten wird bei Verwendung von in der Reaktionsmischung suspendierten Katalysatoren nach beendeter Reaktion der Katalysator abfiltriert. Die Aldoladdition kann sowohl kontinuierlich als auch absatzweise durchgeführt werden.The practical implementation of the aldol addition takes place in suspension in a stirred kettle or in a stirred kettle cascade, sufficient distribution of the solid in the reaction solution being ensured by vigorous stirring. The aldol addition can also be carried out in a tubular reactor on a fixed catalyst bed, for example also in a microstructured reaction system in which the reaction chamber is lined with the solid catalyst. Conducting the process with fixed catalysts makes it possible, in a simple manner, to recycle a partial stream from the reaction mixture removed as a recycle stream into the reactor. Otherwise, when using catalysts suspended in the reaction mixture, the catalyst is filtered off after the reaction has ended. The aldol addition can be carried out either continuously or batchwise.

Die Aldoladdition wird bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 170 °C unter Eigendruck oder unter Anlegen eines Fremdgasdrucks, vorzugsweise eines Inertgasdrucks wie Stickstoffdruck oder Edelgasdruck, bei über Eigendruck bis 5 MPa, vorzugsweise bis 3 MPa, durchgeführt.The aldol addition is carried out at temperatures in the range from 40 to 170 ° C. under autogenous pressure or with application of an external gas pressure, preferably an inert gas pressure such as nitrogen pressure or noble gas pressure, at over autogenous pressure up to 5 MPa, preferably up to 3 MPa.

Bei den Aldehyden der allgemeinen Formel (I) R1R2H-C-C=(O)H bedeuten R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt stehen R1 und R2 jeweils für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl und iso-Propyl.In the aldehydes of the general formula (I) R 1 R 2 HCC = (O) H, R 1 and R 2 are each, independently of one another, hydrogen or an aliphatic hydrocarbon radical of 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms. R 1 and R 2 are particularly preferably each hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl.

Besonders eignen sich Acetaldehyd mit R1gleich R2 gleich Wasserstoff, Propionaldehyd mit R1 gleich Methyl und R2 gleich Wasserstoff, n-Butyraldehyd mit R1 gleich Ethyl und R2 gleich Wasserstoff, iso-Butyraldehyd mit R1 gleich R2 gleich Methyl, n-Pentanal mit R1 gleich n-Propyl und R2 gleich Wasserstoff, 2-Methylbutanal mit R1gleich Ethyl und R2 gleich Methyl und 3-Methylbutanal mit R1 gleich iso-Propyl und R2 gleich Wasserstoff.Particularly suitable are acetaldehyde where R 1 is R 2 is hydrogen, propionaldehyde where R 1 is methyl and R 2 is hydrogen, n-butyraldehyde where R 1 is ethyl and R 2 is hydrogen, isobutyraldehyde where R 1 is R 2 is methyl , n-pentanal where R 1 is n-propyl and R 2 is hydrogen, 2-methylbutanal where R 1 is ethyl and R 2 is methyl and 3-methylbutanal where R 1 is isopropyl and R 2 is hydrogen.

Bei den Aldehyden der allgemeinen Formel (II) R3-C=(O)H bedeutet R3 Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt steht R3 für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl und 2-Butyl.In the aldehydes of the general formula (II) R 3 -C = (O) H, R 3 is hydrogen or an aliphatic hydrocarbon radical of 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms. R 3 particularly preferably represents hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl and 2-butyl.

Besonders bevorzugt steht R3 für Wasserstoff, so dass die Umsetzung des Aldehyds der allgemeinen Formel (I) mit Formaldehyd erfolgt. Insbesondere die Umsetzung mit Acetaldehyd ergibt 1,1,1-Trimethylolethanal, mit Propionaldehyd 2,2-Dimethylolpropanal, mit n-Butyraldehyd 2,2-Dimethylbutanal und mit iso-Butyraldehyd 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal. Formaldehyd kann man in fester Form, als Paraformaldehyd, oder in Lösung verwenden. Zweckmäßigerweise verwendet man handelsübliche wässrige Formaldehydlösungen mit einer Konzentration von 30 bis 50 Gew.-%. Bei Verwendung einer wässrigen Formaldehydlösung erhält man ein Zweiphasengemisch, das zusätzlich den festen Aldolisierungskatalysator enthält. Nach erfolgter Reaktion wird die organische Phase enthaltend das 3-Hydroxyalkanal vom Wasser und dem Metallnitrid abgetrennt.R 3 particularly preferably represents hydrogen, so that the aldehyde of the general formula (I) is reacted with formaldehyde. In particular, the reaction with acetaldehyde gives 1,1,1-trimethylolethanal, with propionaldehyde 2,2-dimethylolpropanal, with n-butyraldehyde 2,2-dimethylbutanal and with isobutyraldehyde 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal. Formaldehyde can be used in solid form, as paraformaldehyde, or in solution. It is expedient to use commercially available aqueous formaldehyde solutions with a concentration of 30 to 50% by weight. When using an aqueous formaldehyde solution, a two-phase mixture is obtained which additionally contains the solid aldolization catalyst. After the reaction has taken place, the organic phase containing the 3-hydroxyalkanal is separated from the water and the metal nitride.

Stehen die Aldehyde der allgemeinen Formel (I) und (II) für strukturell gleiche Aldehyde, so wird bei der Aldoladdition das Selbstkondensationsprodukt gebildet. Beispielsweise bildet sich bei der Selbstaddition von n-Butyraldehyd 2-Ethyl-3-Hydroxyhexanal und bei der Selbstaddition von iso-Butyraldehyd 2,4-Dimethyl-3-Hydroxypentanal.If the aldehydes of the general formula (I) and (II) represent structurally identical aldehydes, the self-condensation product is formed in the aldol addition. For example, the self-addition of n-butyraldehyde forms 2-ethyl-3-hydroxyhexanal and the self-addition of isobutyraldehyde forms 2,4-dimethyl-3-hydroxypentanal.

Trägt das zum Carbonylkohlenstoffatom α-ständige Kohlenstoffatom noch ein Wasserstoffatom, so kann das 3-Hydroxyalkanal unter Wasserabspaltung in ein α,β-ungesättigtes Alkenal übergehen. Diese α,β-ungesättigten Alkenale können entweder durch Kompletthydrierung in die entsprechenden Alkohole oder durch Selektivhydrierung in die gesättigten Aldehyde überführt werden, aus denen beispielsweise durch nachfolgende Oxidation Carbonsäuren zugänglich sind. Sowohl die Kompletthydrierung zu Alkoholen als auch die Selektivhydrierung mit nachfolgender Oxidation sind aus dem Stand der Technik her bekannt ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Auflage, 2003, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 24-25; Band 6, Seiten 497-502 ). Diese weitere Umsetzung des Aldoladditionsproduktes zum Aldolkondensationsprodukt tritt dann ein, wenn in dem Aldehyd der allgemeinen Formel (I) R1 und/oder R2 gleich Wasserstoff bedeuten. Wirtschaftlich bedeutend ist die Selbstaddition mit nachfolgender Kondensation von n-Butyraldehyd, bei der sowohl der Aldehyd der allgemeinen Formel (I) als auch der Aldehyd der allgemeinen Formel (II) n-Butyraldehyd bedeuten. Es bildet sich zunächst 2-Ethyl-3-hydroxyhexanal, das unter Wasserabspaltung in 2-Ethylhexenal übergeht. Ist der Aldehyd der allgemeinen Formel (I) gleich der allgemeinen Formel (II) gleich n-Pentanal, so bildet sich zunächst 2-Propyl-3-hydroxyheptanal, dass unter Wasserabspaltung in 2-Propylheptenal überführt wird.If the carbon atom α to the carbonyl carbon atom also carries a hydrogen atom, the 3-hydroxyalkanal can convert into an α, β-unsaturated alkenal with elimination of water. These α, β-unsaturated alkenals can be converted either by complete hydrogenation into the corresponding alcohols or by selective hydrogenation into the saturated aldehydes, from which carboxylic acids are accessible, for example, by subsequent oxidation. Both the complete hydrogenation to alcohols and the selective hydrogenation with subsequent oxidation are known from the prior art ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2003, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 2, pages 24-25; Volume 6, pages 497-502 ). This further conversion of the aldol addition product to the aldol condensation product occurs when R 1 and / or R 2 are hydrogen in the aldehyde of the general formula (I). The self-addition with subsequent condensation of n-butyraldehyde, in which both the aldehyde of the general formula (I) and the aldehyde of the general formula (II) are n-butyraldehyde, is economically important. First of all, 2-ethyl-3-hydroxyhexanal is formed, which converts to 2-ethylhexenal with elimination of water. If the aldehyde of the general formula (I) is the same as the general formula (II) is n-pentanal, 2-propyl-3-hydroxyheptanal is initially formed, which is converted into 2-propylheptenal with elimination of water.

Die erhaltenen 3-Hydroxyalkanale sind wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von Polyolen, beispielsweise von 1,3 Diolen. Die Hydrierung von 3-Hydroxyalkanalen, beispielsweise von 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal zum Neopentylglykol, ist an sich bekannt und wird technisch in Form der Gasphasen- oder Flüssigphasenhydrierung am Metallkontakt umgesetzt. The 3-hydroxyalkanals obtained are important intermediates for the production of polyols, for example 1,3 diols. The hydrogenation of 3-hydroxyalkanals, for example of 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal to neopentyl glycol, is known per se and is implemented industrially in the form of gas-phase or liquid-phase hydrogenation on metal contact.

Bei der Gasphasenvariante wird das 3-Hydroxyalkanal, beispielsweise 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal, in einem der Hydrierstufe vorgeschalteten Verdampfer zunächst von Hochsiedern befreit. Die nachfolgende Hydrierung erfolgt vorzugsweise in Gegenwart von Raney-Nickel-Katalysatoren oder Trägerkatalysatoren auf Basis von Nickel, die zusätzlich noch weitere aktive Metalle wie Kupfer oder Chrom und darüber hinaus noch Aktivatoren enthalten können. Auf die Gasphasenvariante wird beispielsweise in EP 0 278 106 A1 ; US 4,094,014 ; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Ausgabe, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim, Band 2, Seiten 50-52; Chemiker-Zeitung, 100. Jahrgang (1976), Nr. 12, Seiten 504-514 eingegangen.In the gas phase variant, the 3-hydroxyalkanal, for example 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal, is first freed of high boilers in an evaporator upstream of the hydrogenation stage. The subsequent hydrogenation is preferably carried out in the presence of Raney nickel catalysts or supported catalysts based on nickel, which can also contain other active metals such as copper or chromium and also activators. The gas phase variant is, for example, in EP 0 278 106 A1 ; U.S. 4,094,014 ; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th Edition, 2003, Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 2, pages 50-52; Chemiker-Zeitung, 100th year (1976), No. 12, pages 504-514 received.

Die Hydrierung in der Flüssigphase wird vielfach beschrieben, beispielsweise in der EP 0 484 800 A2 unter Verwendung von Katalysatoren auf Basis von Kupfer, Zink und Zirkonium. Häufig erfolgt die Flüssigphasen-Hydrierung von 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal in Gegenwart von Kupferchromit-Katalysatoren. Kupferchromit-Katalysatoren enthalten als Aktivatoren häufig noch weitere Metalle, beispielsweise Barium, Cadmium, Magnesium, Mangan und/oder ein seltenes Erdmetall. Gemäß US 4,855,515 zeichnen sich besonders mangandotierte Kupferchromit-Katalysatoren bei der Hydrierung des Aldolisierungsproduktes aus der Umsetzung von Formaldehyd mit iso-Butyraldehyd aus. WO98/29374 A1 offenbart die Verwendung eines bariumdotierten Kupferchromit-Katalysators für die Hydrierung von 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal in einer methanolischen Lösung. Auch EP 0 522 368 A1 empfiehlt bei der Flüssigphasenhydrierung in Gegenwart eines niederen Alkohols und Wasser die Verwendung von Kupferchromit-Katalysatoren.The hydrogenation in the liquid phase is described many times, for example in EP 0 484 800 A2 using catalysts based on copper, zinc and zirconium. The liquid-phase hydrogenation of 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal often takes place in the presence of copper chromite catalysts. Copper chromite catalysts often contain other metals as activators, for example barium, cadmium, magnesium, manganese and / or a rare earth metal. According to U.S. 4,855,515 Manganese-doped copper chromite catalysts are particularly notable for the hydrogenation of the aldolization product from the reaction of formaldehyde with isobutyraldehyde. WO98 / 29374 A1 discloses the use of a barium-doped copper chromite catalyst for the hydrogenation of 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal in a methanolic solution. Also EP 0 522 368 A1 recommends the use of copper chromite catalysts for liquid phase hydrogenation in the presence of a lower alcohol and water.

Weitere kupferhaltige Hydrierkatalysatoren werden beispielsweise in WO 95/32171 oder WO 98/29374 beschrieben.Further copper-containing hydrogenation catalysts are, for example, in WO 95/32171 or WO 98/29374 described.

3-Hydroxyalkanale können ebenfalls in Gegenwart stöchiometrischer Mengen einer Base und Formaldehyd nach der Cannizzaro-Reaktion zu den Polyolen reduziert werden. Auch diese Verfahrensvariante ist an sich bekannt und wird technisch betrieben ( WO 01/51438 A1 , EP 2 341 041 A1 , US 5 948 943 ). Als Base verwendet man zweckmäßigerweise wässrige Lösungen von Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden, beispielsweise wässrige Lösungen von Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Calciumhydroxid. Durch die Reduktion der Aldehydfunktion wird Formaldehyd zu Ameisensäure oxidiert und die entsprechenden Formiate, wie Natriumformiat, Kaliumformiat oder Calciumformiat, fallen als Koppelprodukte an.3-Hydroxyalkanals can also be reduced to the polyols in the presence of stoichiometric amounts of a base and formaldehyde after the Cannizzaro reaction. This process variant is also known per se and is operated technically ( WO 01/51438 A1 , EP 2 341 041 A1 , U.S. 5,948,943 ). Aqueous solutions of alkali or alkaline earth metal hydroxides, for example aqueous solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide, are expediently used as the base. By reducing the aldehyde function, formaldehyde is oxidized to formic acid and the corresponding formates, such as sodium formate, potassium formate or calcium formate, are obtained as by-products.

Beispiele:Examples:

Die Untersuchung der katalytischen Aktivität verschiedener Metallnitride in der Aldoladdition von iso-Butyraldehyd mit Formaldehyd wurden in einem 50 ml Aufschlussautoklaven durchgeführt. Dazu wurden 9 ml einer wässrigen Formaldehydlösung (37 gew.-%-ig) und 12 ml iso-Butyraldehyd, entsprechend einem 10 mol-%-igen Überschuss an iso-Butyraldehyd, bezogen auf Formaldehyd, mit 5 Gew.-% Metallnitrid, bezogen auf den Reaktionsansatz, entsprechend 0,96 Gramm, versetzt. Die Reaktion wurde unter einer Argonatmosphäre bei 150°C und dem sich einstellenden Druck unter intensivem Rühren über einen Zeitraum von 1,5 Stunden durchgeführt.The investigation of the catalytic activity of various metal nitrides in the aldol addition of isobutyraldehyde with formaldehyde was carried out in a 50 ml digestion autoclave. To this end, 9 ml of an aqueous formaldehyde solution (37% by weight) and 12 ml of isobutyraldehyde, corresponding to a 10 mol% excess of isobutyraldehyde, based on formaldehyde, with 5% by weight of metal nitride were obtained to the reaction mixture, corresponding to 0.96 grams. The reaction was carried out over a period of 1.5 hours under an argon atmosphere at 150.degree. C. and the pressure which had set in, with intensive stirring.

Anschließend wurde der Ansatz auf Raumtemperatur abgekühlt, entspannt und ausgebaut. Die Ergebnisse der gaschromatographischen Untersuchung (Gew.-%) des Reaktionsgemisches sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt. Tabelle 1: Gaschromatographische Analyse des Aldoladditionproduktes von iso-Butyraldehyd mit Formaldehyd in Gegenwart von Metallnitridkatalysatoren Versuch Metallnitrid Umsatz iso-Butyraldehyd [%] Selektivität zu 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal [%] Ausbeute zu 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropanal [%] 1 AlN 81,8 53,9 44,1 2 TlN 42,5 50,4 21,4 3* TiN/TiC 52,7 45,4 23,9 4 TaN 13,1 60,6 8,0 5** Si3N4(M9) 22,9 65,8 15,1 6*** Si3N4(M11) 35,8 57,9 20,7 *TiC/TiN im Massenverhältnis von 1:1 **M9: 95,70 Gew.-% α-Si3N4, C 1779 ppm, O 1,12%, Al 375 ppm, Ca 38 ppm, Fe 30 ppm; Rest auf 100 Ge.-% weitere, röntgenamorphe Si/N-Verbindungen ***M11: 90,8 Gew.-% an α-Si3N4, C 0,2%, O 1,5%, Al 0,01%, Fe 0,002%; Rest auf 100 Gew.-% weitere, röntgenamorphe Si/N-Verbindungen The batch was then cooled to room temperature, relaxed and expanded. The results of the gas chromatographic analysis (% by weight) of the reaction mixture are compiled in Table 1 below. Table 1: Gas chromatographic analysis of the aldol addition product of isobutyraldehyde with formaldehyde in the presence of metal nitride catalysts attempt Metal nitride Iso-butyraldehyde conversion [%] Selectivity to 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal [%] Yield to 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal [%] 1 AlN 81.8 53.9 44.1 2 TlN 42.5 50.4 21.4 3 * TiN / TiC 52.7 45.4 23.9 4th TaN 13.1 60.6 8.0 5 ** Si 3 N 4 (M9) 22.9 65.8 15.1 6 *** Si 3 N 4 (M11) 35.8 57.9 20.7 * TiC / TiN in a mass ratio of 1: 1 ** M9: 95.70% by weight α-Si 3 N 4 , C 1779 ppm, O 1.12%, Al 375 ppm, Ca 38 ppm, Fe 30 ppm; Remainder to 100% by weight of further, X-ray amorphous Si / N compounds *** M11: 90.8% by weight of α-Si 3 N 4 , C 0.2%, O 1.5%, Al 0.01%, Fe 0.002%; Remainder to 100% by weight of further, X-ray amorphous Si / N compounds

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxyalkanalen durch Umsetzung eines Aldehyds der allgemeinen Formel (I) R1R2H-C-C=(O)H mit einem weiteren Aldehyd der allgemeinen Formel (II) R3-C=(O)H zu einem Additionsprodukt der allgemeinen Formel (III) [R3-C(OH)H]x-C[R1]a[R2]b-C=(O)H, in der R1, R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, x eine ganze Zahl von 1 bis 3, a gleich 0 oder 1 und b gleich 0 oder 1 ist und x+a+b gleich 3 ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Lösung bei einer Temperatur von 40 bis 170°C in Gegenwart von binären Metallnitriden der Formel A(m+) o N(3-)p, in der o die ganzzahligen Werte 1 bis 3 annehmen kann, p unabhängig davon die ganzzahligen Werte 1 bis 4 annehmen kann, m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet und die Bedingung (m+)·o gleich (3-)·p erfüllt ist, oder in Gegenwart von Si3N4 erfolgt.Process for the preparation of 3-hydroxyalkanals by reacting an aldehyde of the general formula (I) R 1 R 2 HCC = (O) H with another aldehyde of the general formula (II) R 3 -C = (O) H to form an addition product of general formula (III) [R 3 -C (OH) H] x -C [R 1 ] a [R 2 ] b -C = (O) H, in which R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen or an aliphatic hydrocarbon radical of 1 to 8 carbon atoms, x is an integer from 1 to 3, a is 0 or 1 and b is 0 or 1 and x + a + b is 3, characterized in that the reaction in solution at a temperature of 40 to 170 ° C in the presence of binary metal nitrides of the formula A (m +) o N (3-) p, in which o can assume the integer values 1 to 3, p can assume the integer values 1 to 4 regardless of this can, m is an integer from 1 to 4 and the condition (m +) · o equal to (3-) · p is fulfilled, or takes place in the presence of Si 3 N 4 . Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das A Aluminium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom oder Eisen bedeutet.Procedure according to Claim 1 , characterized in that A is aluminum, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium or iron. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die binären Metallnitride ausgewählt werden aus der Gruppe von AIN, TiN, TaN, CrN, FeN.Procedure according to Claim 1 or 2 characterized in that the binary metal nitrides are selected from the group of AlN, TiN, TaN, CrN, FeN. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aldehyd der allgemeinen Formel (I) für Acetaldehyd, Propionaldehyd, n-Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, n-Pentanal, 2-Methylbutanal oder 3-Methylbutanal steht.Method according to one or more of Claims 1 to 3 , characterized in that the aldehyde of the general formula (I) represents acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, n-pentanal, 2-methylbutanal or 3-methylbutanal. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der allgemeinen Formel (II) R3 für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder 2-Butyl steht.Method according to one or more of Claims 1 to 4th , characterized in that in the general formula (II) R 3 represents hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl or 2-butyl. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung unter Eigendruck oder unter Anlegen eines Fremdgasdrucks bei über Eigendruck bis 5 MPa durchgeführt wird.Method according to one or more of Claims 1 to 5 , characterized in that the reaction is carried out under autogenous pressure or with application of an external gas pressure at over autogenous pressure up to 5 MPa. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung unter Anlegen eines Fremdgasdrucks bei über Eigendruck bis 3 MPa durchgeführt wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the reaction is carried out with the application of an external gas pressure at over autogenous pressure up to 3 MPa. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart von suspendierten oder fest angeordneten binären Metallnitriden oder Si3N4 erfolgt.Method according to one or more of Claims 1 to 7th , characterized in that the reaction takes place in the presence of suspended or fixed binary metal nitrides or Si 3 N 4 . Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einem Rohrreaktor erfolgt.Method according to one or more of Claims 1 to 8th , characterized in that the reaction takes place in a tubular reactor. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aldehyd der allgemeinen Formel (I) für Acetaldehyd, Propionaldehyd, n-Butyraldehyd oder iso-Butyraldehyd steht und der Aldehyd der allgemeinen Formel (II) für Formaldehyd steht.Method according to one or more of Claims 1 to 9 , characterized in that the aldehyde of the general formula (I) stands for acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde or isobutyraldehyde and the aldehyde of the general formula (II) stands for formaldehyde. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung für Aldehyde der allgemeinen Formel (I) mit R1 und/oder R2 gleich Wasserstoff unter Abspaltung von Wasser zum Aldolkondensationsprodukt weitergeführt wird.Method according to one or more of Claims 1 to 9 characterized in that the reaction for aldehydes of the general formula (I) with R 1 and / or R 2 equal to hydrogen is continued with elimination of water to form the aldol condensation product.
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