DE1247286B - Verfahren zur Alkylierung von Cumol bzw. Benzol mit Propen ueber Aluminiumchlorid - Google Patents

Verfahren zur Alkylierung von Cumol bzw. Benzol mit Propen ueber Aluminiumchlorid

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DE1247286B
DE1247286B DER35632A DER0035632A DE1247286B DE 1247286 B DE1247286 B DE 1247286B DE R35632 A DER35632 A DE R35632A DE R0035632 A DER0035632 A DE R0035632A DE 1247286 B DE1247286 B DE 1247286B
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Germany
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aluminum chloride
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diisopropylbenzene
benzene
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Dipl-Chem Jozef Sulo
Dr-Ing Hans Binder
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Rain Carbon Germany GmbH
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TEERVERWERTUNG AG
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C2/66Catalytic processes
    • C07C2/68Catalytic processes with halides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2527/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • C07C2527/06Halogens; Compounds thereof
    • C07C2527/125Compounds comprising a halogen and scandium, yttrium, aluminium, gallium, indium or thallium
    • C07C2527/126Aluminium chloride

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C07c
Deutschem.: 12 ο-1/01
Nummer:. 1247 286
Aktenzeichen: R 35632IV b/12 ο
Anmeldetag: 9. Juli 1963
Auslegetag: 17. August 1967
Es ist bekannt, daß man Benzol bzw. Cumol mit Propen in Gegenwart von Lewissäuren alkylieren kann. Es ist auch bekannt, daß man Alkylbenzol mit Aluminiumchlorid disproportionieren kann. Ebenfalls ist es bekannt, daß man durch eine Isomerisation das Gleichgewicht zugunsten des p-Isomeren verschieben kann. Die Lewissäuren, besonders Aluminiumchlorid, wirken aber auch als Polymerisations-, Kondensations-, Entalkylierungs-, Spaltungs- und Dehydrierungskatalysatoren. Daraus folgt', daß eine Verwendung dieser Katalysatoren viele Nebenreaktionen verursachen kann und ein Verfahren sorgfältig geregelt werden muß, wenn man das gewünschte Produkt in befriedigender Ausbeute erhalten will.
Bei der Alkylierung von Cumol mittels Aluminiumchlorid wird das m-Isomere besonders bevorzugt; es wurde deshalb oft versucht, mit sauer wirkenden festen Katalysatoren, wie z.B. borgetränkter Kieselsäure, zu arbeiten, um das m:p-Verhältnis zugunsten des p-Isomeren zu verschieben. Der Nachteil dieser Verfahren liegt aber darin, daß auch das o-Isomere entsteht, welches bei der Trennung der einzelnen Komponenten besondere Schwierigkeiten bereitet. Nach den bisher bekannten Verfahren wird ein Anteil an p-Isomeren in der Diisopropylbenzolfraktion höchstens zwischen 53 bis 60% erhalten.
Die USA.-Patentschrift 2 855 430 und die nach den bekannten Erfindern und dem Inhalt mit ihr identische belgische Patentschrift 549 514 nennen für die Alkylierung von Benzol mit Propylen in Gegenwart von Alumimumchlorid den Reaktions-Temperaturbereich von —80 bis +150°C und eine Reaktionsdauer von 0,1 bis 10 Stunden. In den angeführten Beispielen jedoch werden als bevorzugte Temperaturen für AlCl3-katalysierte Prozesse 70 bis 100° C und Verweilzeiten von 4 Stunden genannt. An anderer Stelle wird ein Temperaturbereich von 50 bis 110° C für die Umsetzung mit AlCl3 genannt. Als Reaktionsdauer werden 0,1 bis 10 Stunden bevorzugt, aber 0,5 bis 4 Stunden angegeben. Unter den verschiedenen Reaktionsprodukten sind unter anderem ungewollte Nebenprodukte, wie Hexan und besonders das o-Diisopropylbenzol, aufgeführt, das die Trennung der disubstituierten Isomerenfraktion sehr erschwert. An keiner Stelle beider Patentschriften sind Reaktionen bei tiefen Temperaturen und mit kurzen Reaktionszeiten erwähnt oder beschrieben.
Ein Referat im Chemischen Zentralblatt, 1960, S. 795, bespricht Arbeiten von Sawgorodni und Mitarbeitern, in denen unter anderen die Alkylierung von Isopropylbenzol mit Propylen in Gegenwart von (BF3 · H3POJ im Molverhältnis 4:1:0,26 erwähnt ist.
Verfahren zur Alkylierung von Cumol bzw.
Benzol mit Propen über Aluminiumchlorid
Anmelder:
Rütgerswerke und Teerverwertung
Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M. 1, Mainzer Landstr. 195-217
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Jozef SuIo, Frankfurt/M.;
Dr.-Ing. Hans Binder, Königstein (Taunus)
Die Umsetzung bei 98 bis 100° C und 3stündiger Gaseinleitung soll nach 12stündigem Stehenlassen bei Raumtemperatur 1,4-Diisopropylbenzol in 73%iger Ausbeute ergeben. Zu diesem Verfahren ist zu sagen, daß es unwirtschaftlich ist und keine Anwendung einer kontinuierlichen Arbeitsweise zuläßt. Der Katalysator ist bisher für gewerbliche Zwecke nicht nutzbar. Schließlich wird die Aufarbeitung bei Verwendung eines 4fachen Überschusses des Alkylakzeptors sehr erschwert und durch hohen Zeitaufwand und Energiebedarf wesentlich verteuert.
Die angegebene Ausbeute von 73% kann rechnerisch nicht nachgeprüft werden, da Gewichtsangaben für das Reinprodukt und alle anderen Reaktionsprodukte fehlen. Bei zahlreichen Nacharbeitungsversuchen zu diesen Verfahren konnten Ausbeuten von höchstens 60% erzielt werden, die bei Veränderung des Molverhältnisses Cumol:Propylen auf 3:1 und 2:1 außerordentlich rasch absanken.
Ziel vorliegender Erfindung war es, ein Verfahren für die Gewinnung von p-Diisopropylbenzol zu entwickeln, welches wirtschaftlich und wirksam im technischen Ausmaß durchgeführt werden kann und zu einem Produkt führt, das frei von Nebenprodukten, wie o-Diisopropylbenzol und Trimethylindan, ist.
Das Ziel wurde erreicht durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Alkylierung von Cumol bzw. Benzol mit 0,3 bis 1 Mol bzw. 0,6 bis 2 Mol Propen je Mol Aromaten in Gegenwart von Alurniniumchlorid als Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß man zur. Herstellung von 1,4-Diisopropylbenzol hoher Reinheit in Gegenwart von 0,01 bis 0,3 Mol Aluminiumchlorid bei —10 bis +100C und bei einer Reaktionszeit von nicht mehr als 25 Minuten alkyliert.
709 637/688
3 4
Es wurde gefunden, daß bei der Herstellung von Neutralisation von der entstandenen wäßrigen Phase
p-Diisopropylbenzol nicht nur die Menge des Kataly- abgetrennt und getrocknet. Die gaschromatographi-
sators, die Temperatur'und das Molverhältnis Propen sehe Analyse ergibt folgende Zusammensetzung des
zu aromatischem Kohlenwasserstoff von ausschlag- Rohprodukts:
gebendem Einfluß sind, sondern auch die Reaktions- 5
zeit. Überraschenderweise kann man bei Anwendung Cumol 46,3 %
niedriger Temperaturen, die sonst die Bildung von un- m-Diisopropylbenzol 14,3 °/
erwünschten höheralkylierten Aromaten besonders be- P-Düsopropylbenzol ................ 26,1 %
günstigen, durch die Erhöhung der Propenemleitungs- ;;„__..
geschwindigkeit bzw. durch die Verkürzung der Reak- to 1,3,5-Tmsopropylbenzol 6,4 %
tionszeit die unerwünschten Nebenreaktionen aus- 1,2,4-Triisopropylbenzol 5,3 %
schließen und die Ausbeute an gewünschtem p-Diiso- 1,2,4,5-Tetraisopropylbenzol 1,0%
propylbenzol bedeutend erhöhen sowie die Anwendung
eines höheren Verhältnisses von Propen zu aromati- Bei der fraktionierten Destillation werden erhalten:
schem Kohlenwasserstoff ermöglichen ohne die Ge- 15 152 g Alkylat (53,7 Gewichtsprozent), davon 114,4 g
fahr der Polymerisation von Propen und ohne daß Diisopropylbenzolfraktion · (75,3 Gewichtsprozent),
übermäßige Mengen höheralkylierte Aromaten als die welche nach sorgfältiger Rektifizierung 74,4 g p-Diiso-
gewünschten entstehen.- : . : propylbenzol ergeben, was einem Gehalt von 65 % an
Die niedrige Temperatur verhindert auch Konden- p-Isomerem entspricht. o-Diisopropylbenzol ist nicht
sations-, Entalkylierungs-, Spaltungs- und Isomerisie- 20 vorhanden,
rungsreaktionen. Beispiel 2
Steigert man die Geschwindigkeit, mit der das Pro-
pen in das Gemisch von Kohlenwasserstoff und Alu- 240 g Cumol (2 Mol) und 7 g Aluminiumchlorid miniumchlorid eingeführt wird, so wird die Bildung (2,6 Molprozent) werden bei einer Temperatur von sowohl von höheralkylierten Aromaten und Propen- as 0° C 25 Minuten lang mit 42 g Propen (1 Mol) in der polymeren als auch von 'Kondensationsprodukten zu- Alkylierungsapparatur alkyliert. Nachdem die Reakrückgedrängt, und die Ausbeute an p-Diisopropyl- tion beendet ist, wird die Komplexphase mit Eiswasser benzol von großer Reinheit erreicht besonders hohe zersetzt und die erhaltene Ölphase nach der Neutrali-Werte. Erfindungsgemäß wird auch bei hoher Ein- sation von der entstandenen wäßrigen Phase getrennt leitungsgeschwindigkeit so gearbeitet, daß alles Propen 30 und getrocknet. Die gaschromatographische Analyse absorbiert wird. ergibt folgende Zusammensetzung des Rohprodukts:
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl bei diskontinuierlicher Arbeitsweise als auch im kontinuier- Cumol 36,0%
liehen Kreislaufverfahren durchführbar. m-Diisopropylbenzol 12,3 %
Bei einer kontinuierlichen Ausführungsform des er- 35 p_Diisopropylbenzol 26,5%
findungsgemaßen Verfahrens wird eme Beschickung .. ■
des Cumols bzw. Benzols mit AlCl3 kontinuierlich in 1,3,5-Trnsopropylbenzol 12,7%
eine Alkylierungszone geleitet, mit Propen begast, kon- 1,2,4-Triisopropylbenzol 11,2%
tinuierlich abgezogen und die Katalysatorkomplex- 1,2,4,5-Tetraisopropylbenzol 1,3 %
phase von der Ölphase abgetrennt. Die Katalysator- 40
komplexphase kann entweder kontinuierlich der Alky- Bei der fraktionierten Destillation werden 180 g lierungszone wieder zugeleitet oder mit Hufe von Was- Alkylat (64 Gewichtsprozent) erhalten. Die Diisoser und/oder Natronlauge zerstört werden. Die Öl- propylbenzolfraktion beträgt 109} 5 g (60,8 Gewichtsphase wird mit einer geeigneten Waschflüssigkeit, z. B. prozent). Durch Rektifizierung der Diisopropylbenzol-Natriumcarbonatlösung, gewaschen, die Ölschicht ab- 45 fraktion werden 75,8 g p-Diisopropylbenzol gewonnen, getrennt und das p-Diisopropylbenzol durch Destilla- was einem Gehalt von 69,2 % an p-Isomerem enttion gewonnen. Das noch nicht umgesetzte Cumol und/ spricht. o-Diisopropylbenzol wurde nicht nachge- oder Benzol und die entstandenen höheralkylierten wiesen.
Isopropylbenzole werden in die Alkylierungszone zu- τ. . = „ „ · _, ι ο
ruckgeleitet. 50
Bei diskontinuierlicher Fahrweise wird nach Beendi- 240 g Cumol (2 Mol) und 12 g Aluminiumchlorid gung der Alkylierung die Komplexphase mit Wasser (4,5 Molprozent) werden bei einer Temperatur von versetzt, um das restliche Aluminiumchlorid zu zer- —10° C 25 Minuten lang mit 42 g Propen (1 Mol) in setzen, und nach der Abtrennung der wäßrigen Schicht der Alkylierungsapparatur alkyüert. Nachdem die wird das Kohlenwasserstoffgemenge neutralisiert, ge- 55 Reaktion beendet ist, wird die Komplexphase mit Eistrocknet und das gebildete p-Diisopropylbenzol durch wasser zersetzt und die erhaltene Ölphase nach der Destillation gewonnen. Die restlichen Produkte kön- Neutralisation von der entstandenen wäßrigen Phase nen im nächsten Ansatz verwendet werden. getrennt und getrocknet. Die gaschromatographische
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungs- Analyse ergibt folgende Zusammensetzung des Rohgemäße Verfahren. 60 produkts:
Beis'Piel 1 Cumol 41,9%
240 g Cumol (2 Mol) und 7 g Aluminiumchlorid m-Diisopropylbenzol 13,8 %
(2,6 Molprozent) werden bei einer Temperatur von _ r>;ie™™™,iv>,™™i ο* λ ο?
etwa 10°C 25 Minuten lang mit 42 g Propen (1 Mol) 65 ?ff™^*01 "\ 2^ °
in der Alkylierungsapparatur alkyliert. Nachdem die 1,3,5-Trnsopropylbenzol 7,6%
Reaktion beendet ist, wird die Komplexphase mit Eis- . 1,2,4-Triisopropylbenzol 9,5 %
wasser zersetzt und die erhaltene Ölphase nach der 1,2,4,5-Tetraisopropylbenzol 1,8 %
Bei der fraktionierten Destillation werden erhalten: 160,3 g Alkylat (58,1 Gewichtsprozent). Die Diisopropylfraktion beträgt 109,0 g (68,0 Gewichtsprozent), davon 38,7 g m-Diisopropylbenzol und 70,3 g p-Diisopropylbenzol. Das m:p-Verhältnis beträgt 35,4 zu 64,6%.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Alkylierung von Cumol bzw. Benzol mit 0,3 bis 1 Mol bzw. 0,6 bis 2 Mol Propen je Mol Aromaten in Gegenwart von Aluminiumchlorid als Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von p-Diisopropylbenzol in Gegenwart von 0,01 bis 0,3 Mol Aluminiumchlorid bei —10 bis +10° C und bei einer Reaktionszeit von nicht mehr als 25 Minuten alkyliert.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Belgische Patentschrift Nr. 549 514;
    USA.-Patentschrift Nr. 2 855 430;
    Chemisches Zentralblatt, 1960, S. 795.
    709 637/688 8.67 © Bundesdruckerei Berlin
DER35632A 1963-07-09 1963-07-09 Verfahren zur Alkylierung von Cumol bzw. Benzol mit Propen ueber Aluminiumchlorid Pending DE1247286B (de)

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