DE1102128B - Verfahren zur Herstellung von aromatischen Carbonsaeuren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aromatischen Carbonsaeuren

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DE1102128B
DE1102128B DEB49302A DEB0049302A DE1102128B DE 1102128 B DE1102128 B DE 1102128B DE B49302 A DEB49302 A DE B49302A DE B0049302 A DEB0049302 A DE B0049302A DE 1102128 B DE1102128 B DE 1102128B
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DE
Germany
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acid
saponification
water
aromatic carboxylic
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DEB49302A
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English (en)
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Dr Anton Benning
Dr Ullrich Doelling
Dr Otto Grosskinsky
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Bergwerksverband GmbH
Original Assignee
Bergwerksverband GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/255Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/27Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with oxides of nitrogen or nitrogen-containing mineral acids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von aromatischen Carbonsäuren Aromatische Chlormethylverbindungen, wie z. B.
  • Chlormethyltoluole oder Mono- und Bis-chiormethylxylole, lassen sich bekanntlich zu den entsprechenden Alkoholen verseifen. Für diese Reaktion besteht insofern erhebliches Interesse, als Verseifungsprodukte der aromatischen Chlormethylverbindungen durch Oxydation quantitativ in die aromatische Carbonsäure übergeführt werden können.
  • Das Verfahren ist bisher weder empfohlen worden noch technisch zur Anwendung gelangt, vermutlich deswegen, weil die Verseifung nicht mit technisch befriedigenden Ergebnissen verläuft. In saurem Medium lassen sich die Chloralkylverbindungen überhaupt nicht verseifen; hierbei bilden sich vielmehr große Mengen an Kondensationsprodukten von der Art des Dibenzyläthers. Auch eine Verseifung im alkalischen Medium ist mit Atherbildung verbunden und im übrigen mit folgenden weiteren Mängeln behaftet: D i e: Die Verseifungsgeschwindigkeit ist zu niedrig, die Reaktionsdauer beträgt mindestens 6 bis 24 Stunden.
  • Selbst nach 24 Stunden ist die Verseifung nicht quantitativ abgeschlossen. Ferner wirkt sich nicht umgesetztes Ausgangsmaterial bei der anschließenden Oxydation störend aus. Es bedarf daher einer destillativen Aufbereitung des ausreagierten Reaktionsgemisches.
  • Auch ein hoher Alkaliüberschuß beschleunigt die Verseifungsgeschwindigkeit nur geringfügig und begünstigt überdies die lästige Ätherbildung.
  • Lediglich die Verseifung in Gegenwart von mindestens der 2()fachen Wassermenge ergibt einigermaßen brauchbare Resultate. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß wegen einer gewissen Wasserlöslichkeit der Alkohole im Anschluß an die Verseifung der gelöste Alkoholanteil aus der wäßrigen Phase extrahiert werden muß.
  • Es wurde nun gefunden, daß man aromatische Carbonsäuren aus carboncyclischen aromatischen Chlormethylverbindungen unter Vermeidung der aufgeführten Nachteile dadurch herstellen kann, daß man die Chlormethylverbindungen in Gegenwart von Alkali- oder Erdalkaliverbindungen und Wasser bei einer Temperatur oberhalb 1250 C zu den entsprechenden Alkoholen verseift, die wäßrige Phase vom Reaktionsgemisch abtrennt und das Verseifungsprodukt in bekannter Weise zu aromatischen Carbonsäuren oxydiert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Verseifung bereits nach 20 bis 30 Minuten, höchstens aber 40 Minuten vollständig beendet ist, und zwar, wie ebenfalls keineswegs zu erwarten war, unter vollständiger Umsetzung des Ausgangsmaterials, so daß sich eine destillative Aufarbeitung des erhaltenen Reaktionsgemisches zwecks Abtrennung nicht umgesetzter Ausgangsmaterialien vor der anschließenden Oxydation erübrigt.
  • Das Verfahren bietet weiterhin den Vorteil, daß ein größerer Wasserüberschuß .nicht erforderlich ist. Verseift man mit der Sfachen Gewichtsmenge Wasser. dann erhält man bereits ausgezeichnete Resultate.
  • Ausreichend ist jedoch im allgemeinen bereits die 2- bis 4fache Menge. Demzufolge bleibt der vom Wasser aufgenommene Alkoholanteil gering. Die von der organischen Lösung abgetrennte wäßrige Phase kann überdies mehrere Male zu weiteren Ansätzen verwendet werden, wodurch Alkoholverluste noch weiter hintangehalten werden. Auch die Bildung unerwünschter Äther findet unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wegen der erheblichen Verkürzung der Reaktionszeit in nur ganz untergeordnetem Ausmaß statt.
  • Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.
  • Als alkalische Verseifuugsmittel kommen Oxyde und Carbonate der Alkali- und Erdalkalimetalle in Frage. Gute Ergebnisse erzielt man mit Na H C O3, MgO, MgCO3, CaCO3 und CaO. Die Unterschiede in der Wirkung dieser Verseifungsmittel sind jedoch gering.
  • Gemäß der USA.-Patentschrift 2 221 882 soll es möglich sein, Benzylchlorid und allgemein aromatische Chlormethylverbindungen durch mehrstündiges Erhitzen in Gegenwart von Alkalicarbonat und Alkalihydroxyd quantitativ in Alkohole überzuführen. In Wirklichkeit sind die Ausbeuten keineswegs quantitativ, und es entstehen größere Mengen eines Nebenproduktes. Im übrigen ist dieses Verfahren wegen des langsamen Reaktionsablaufes mit normalen Mitteln nicht kontinuierlich durchführbar.
  • Beispiel 1 300 Teile reines p-Chlormethyltoluol werden gemeinsam mit 107 Teilen Calciumcarbonat und 1000 Teilen Wasser in einem emaillierten druckfesten Rührautoklav 30 Minuten auf 120 bis 1300 C erhitzt.
  • Nach dem Erkalten trennt man die ölige Schicht ab und erhitzt sie 1 Stunde mit 3500 Teilen 200/oiger Salpetersäure in einem Edelstahlautoklav auf 1900 C.
  • Aus der erkalteten sauren Lösung werden 330 Teile mit einer Säurezahl von 674 erhalten.
  • Beispiel 2 300 Teile Chlormethyltoluol, enthaltend 65 O/o p-Chlormethyltoluol und 35 °/o o-Chlormethyltoluol, werden mit 33 Teilen Calciumoxyd, 20 Teilen Magnesiumoxyd und 1200 Teilen Wasser in einem druckfesten Rührautoklav 35 Minuten auf 1250 C erhitzt.
  • Man läßt erkalten, trennt von der wäßrigen Phase ab und erhitzt das Verseifungsprodukt mit 1800 Teilen 32 0/oiger Salpetersäure in einem Edelstahlautoklav auf 1700 C. Aus der noch heißen Reaktionslösung werden die gebildete Terephthalsäure und nach dem Erkalten die ausgefallene o-Phthalsäure abgetrennt.
  • Es werden 205 Teile Terephthalsäure erhalten, die nach dem Auswaschen mit Toluol eine Säurezahl von 672 besitzen, dazu 98 Teile schmelzpunktsreine o-Phthalsäure.
  • Beispiel 3 Ein vorgewärmtes Gemisch aus 300 TeilenBis-chlormethylxylol, 83 Teilen Calciumhydroxyd und 800 Teilen Wasser wird kontinuierlich von unten durch ein auf 125 bis 1400 C erhitztes Edelstahl rohr geleitet, o daß die Verweilzeit des Gemisches im Rohr etwa 30 Minuten beträgt. Aus dem Reaktionsgemisch wird nach Kühlung die obere, aus Dioxymethylxylol bestehende Schicht abgetrennt und mit 900 Teilen 200/oiger Salpetersäure 2 Stunden zum Sieden erhitzt.
  • Nach dem Erkalten der Lösung erhält man 253 Teile Dimethvlphthalsäure mit einer Säurezahl von 552.
  • Nach demUmkristallisieren beträgt dieSäurezahl 573.
  • Beispiel 4 Ein Gemisch aus 30 Teilen Monochlormethylm-xylol (fast nur aus 2,4-Dimethylbenzylchlorid bestehend) und 150 Teilen 50/oiger Kalkmilch wird bei 125 bis 1400 C so durch ein Stahlrohr gepumpt, daß die Verweilzeit des Gemisches im Rohr etwa 30 Minuten beträgt. Der nach dem Abkühlen auf der wäßrigen Phase schwimmende 2,4-Dimethylbenzylalkohol wird abgetrennt und mit 150 Teilen 360/oigerSalpetersäure 11/4 Stunden unter Rückfluß gekocht. Beim Erkalten scheiden sich 26 Teile 2,4-Dimethylbenzoesäure (entsprechend 87o der Theorie) kristallin ab. Die Säure besitzt nach dem Umkristallisieren aus heißem Wasser in Gegenwart von Aktivkohle einen Schmelzpunkt von 1260 C. Säurezahl: 372.
  • Beispiel 5 Durch ein Druckrohr aus Stahl wird bei 1300 C und 1,5 atü kontinuierlich ein Gemisch aus 100 Teilen Cblormethyltoluol (60 0/o p- und 40 o 40°/o o-Isomeres) und 500Teilen 5,8°/oige Kalkmilch gepumpt, so daß die Verweilzeit des Gemisches im Rohr etwa 30 Minuten beträgt. Aus dem in einer Schleuse abgekühlten und entspannten Gemisch wird die organische, aus Methylbenzylalkohol bestehende Phase kontinuierlich abgetrennt und anschließend mit Eisessig im Verhältnis 1 :2 und unter Zusatz von 0,8 0/o Cobalt- oder Man- ganbromid in einer Vorrichtung aus nichtrostendem Stahl 4 Stunden auf 1900 C erhitzt. Gleichzeitig werden unter Aufrechterhaltung eines Druckes von 15 atü etwa 300 1 Luft je Stunde durch die Lösung geleitet.
  • Aus der essigsauren Lösung scheiden sich beim Ab kühlen 73 Teile Terephthalsäure ab. Die Terephthalsäure fällt in einer sehr reinen Form an und hesitzt eine Säurezahl von 675. Die o-Phthalsäure bleibt vollständig in Lösung.
  • Beispiel 6 250 Gewichtsteile a-Chlormethylnaphthalin, 125 Gewichtsteile Natriumbicarbonat und 1200 Gewichtsteile Wasser werden 45 Minuten in einem emaillierten Rührautoklav auf 1200 C erhitzt. Der gebildete a-Naphthylalkohol wird abgetrennt und mit der 10fachen Menge 200/,iger Salpetersäure unter gleichzeitigem Durchleiten von Luft 3 Stunden auf 1000 C erhitzt. Die beim Abkühlen sich abscheidende a-Naphthoesäure wird durch mehrmaliges Umkristallisieren aus 300/igem Methanol unter Zusatz von Aktivkohle gereinigt. Man erhält 182 Gewichtsteile schwachgeibgefärbte a-Naphthoesäure.
  • Beispiel 7 232 Teile Bis-chlormethyldurol vom F. 1930 C.
  • 42 Teile Magnesiumoxyd und 1000 Teile Wasser werden 2 Stunden in einem Rührautoklav auf 130 bis 1400 C erhitzt. Nach dem Ahkühlen entspannt man den Autoklav und säuert den Inhalt mit verdünnter Salpetersäure an, um eine geringe Spur überschüssiges Magnesiumoxyd in Lösung zu bringen. Das entstandene Verseifungsprodukt (im wesentlichen Bis-oxymethyldurol neben etwas Polymeren) wird abgesaugt, mit etwas Wasser ausgewaschen und anschließend im Edelstahlautoklav mit 1600 Teilen 35 obiger Salpetersäure 21/2 Stunden auf 175 bis 1850 C erhitzt. Die klare, schwachgrüngefärbte Oxydationslösung wird im Vakuum bei einer Temperatur von 800 C fast vollständig eingedampft und die auskristallisierte Mellitsäure kalt abfiltriert. Man erhält 280 Teile rohe Mellitsäure mit einer Säurezahl von 952. Durch Umkristallisieren aus konzentrierter Salpetersäure wird die Säurezahl auf 978 erhöht.
  • PATENTANSPR8SCHE 1. Verfahren zur Herstellung von aromatischen Carbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß man carbocyclische aromatische Chlonnethylverbindungen in Gegenwart von Alkali- oder Erdalkaliverbindungen und Wasser bei einer Temperatur oberhalb 1250 C zu den entsprechenden Alkoholen verseift, die wäßrige Phase abtrennt und das Verseifungsprodukt in bekannter Weise oxydiert.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Verseifung eine Reaktions- bzw. Verweilzeit von höchstens 40 Minuten zur Anwendung bringt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf 1 Mol Ausgangsverbindung höchstens die Sfache Gewichtsmenge, vorzugsweise 2- bis 4fache Gewichtsmenge an Wasser einwirken läßt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die abgetrennte wäßrige Phase erneut für die Verseifungsreaktion verwendet In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschri* Nr. 2221 882.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2221882A (en) * 1938-07-27 1940-11-19 Nat Oil Prod Co Process of producing aromatic alcohols

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2221882A (en) * 1938-07-27 1940-11-19 Nat Oil Prod Co Process of producing aromatic alcohols

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