DE1291739B - Process for the preparation of mono- and diesters of fumaric acid with monohydric alcohols - Google Patents

Process for the preparation of mono- and diesters of fumaric acid with monohydric alcohols

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DE1291739B
DE1291739B DEP40491A DEP0040491A DE1291739B DE 1291739 B DE1291739 B DE 1291739B DE P40491 A DEP40491 A DE P40491A DE P0040491 A DEP0040491 A DE P0040491A DE 1291739 B DE1291739 B DE 1291739B
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Dipl-Chem Dr Johannes
Tietz
Woellner
Dipl-Chem Dr Wolfgang
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Polycarbona Chemie GmbH
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/30Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/333Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton

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Description

Es ist bekannt, daß man Fumarsäurehalbester aus den entsprechenden Maleinsäurehalbestern durch . Isomerisierung in Gegenwart verschiedener Katalysatoren herstellen kann. Als solche dienen z. B. Thioharnstoff, Salzsäure, organische und anorganische Säurechloride, wie z. B. Oxalylchlorid bzw. Phosphoroxychlorid. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die damit hergestellten Ester durch die Katalysatoren oder durch Reaktionsprodukte der Katalysatoren mit den Estern verunreinigt sind. So sind die mit Säurechloriden als Katalysatoren isomerisierten Ester meist stark verfärbt, die mit Salzsäure isomerisierten Ester enthalten Chlorbernsteinsäureester, während die in Gegenwart von Thioharnstoff isomerisierten Ester schwefelhaltige Anlagerungsverbindungen enthalten.It is known that fumaric acid half-esters can be made from the corresponding maleic acid half-esters . Can produce isomerization in the presence of various catalysts. As such, z. B. Thiourea, hydrochloric acid, organic and inorganic acid chlorides, such as. B. oxalyl chloride or Phosphorus oxychloride. These processes have the disadvantage that the esters produced therewith through the catalysts or are contaminated by reaction products of the catalysts with the esters. The esters isomerized with acid chlorides as catalysts are usually strongly discolored, those with Hydrochloric acid isomerized esters contain chlorosuccinic acid esters while those in the presence of Thiourea isomerized esters contain sulfur-containing addition compounds.

Weiterhin ist bekannt, daß man ohne Zusatz von Katalysatoren eine thermische Isomerisierung von Maleinsäure in Fumarsäure erreichen kann; die Ausbeuten an Fumarsäure betragen dabei etwa 60%. Ferner ist die Abtrennung der nicht umgelagerten Maleinsäure schwierig und kostspielig. Diester der Maleinsäure lassen sich demgegenüber thermisch nur sehr schlecht isomerisieren.It is also known that thermal isomerization of Maleic acid can reach into fumaric acid; the yields of fumaric acid are about 60%. Furthermore, the separation of the unrearranged maleic acid is difficult and expensive. Diester the In contrast, maleic acid is very difficult to isomerize thermally.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich die Halbester der Maleinsäure durch thermische Isomerisierung ohne Anwendung eines Katalysators leicht und vollständig zu den Halbestern der Fumarsäure isomerisieren lassen.It has now been found, surprisingly, that the half-esters of maleic acid are thermally Isomerization easily and completely to the half-esters of fumaric acid without the use of a catalyst let isomerize.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Mono- und Diestern der Fumarsäure mit einwertigen Alkoholen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Maleinsäureanhydrid mit dem betreffenden Alkohol in an sich bekannter Weise zum Monoester der Maleinsäure umsetzt, diesen dann bei Temperaturen von 180 bis 280°C, vorzugsweise von 200 bis 2400C, während 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 2 bis 3 Stunden, zu dem entsprechenden Fumarsäuremonoester thermisch isomerisiert und diesen gegebenenfalls in an sich bekannter Weise zum Fumarsäurediester weiterverestert. The invention therefore relates to a process for the preparation of mono- and diesters of fumaric acid with monohydric alcohols, which is characterized in that maleic anhydride is reacted with the alcohol in question in a manner known per se to form the monoester of maleic acid, this then at temperatures from 180 to 280 ° C, preferably of 200 to 240 0 C, for 1 to 6 hours, preferably 2 to 3 hours thermally isomerized to the corresponding fumaric acid monoester and this weiterverestert if appropriate in the manner known per se to the fumaric acid diester.

Das Verfahren läßt sich so ausführen, daß zunächst in an sich bekannter Weise aus Maleinsäureanhydrid und der für die Halbesterbildung benötigten stöchiometrischen Menge eines Alkohols, gegebenenfalls auch mit einem geringen Alkoholüberschuß auf bekannte Weise der Maleinsäurehalbester hergestellt wird. Dieser wird dann gegebenenfalls in Gegenwart eines Überschusses von bis 100%, vorzugsweise bis 20%, über die zur Halbesterbildung erforderlichen stöchiometrischen Menge an Alkohol 1 bis 6 Stunden auf Temperaturen von 180 bis 2500C erhitzt, wobei man diese thermische Isomerisierung, je nach dem Siedepunkt des Halbesters, gegebenenfalls in einem Druckgefäß vornimmt. Danach verestert man das Reaktionsgemisch, das entsprechend der unter den angewandten Bedingungen herrschenden Gleichgewichtslage außer Fumarsäuremonoalkylester auch Diester und freie Fumarsäure enthält mit überschüssigem Alkohol und den üblichen Veresterungskatalysatoren in bekannter Weise zu dem entsprechenden Diester. Auf diese Weise erhält man reinen Fumarsäuredialkylester. The process can be carried out in such a way that the maleic acid half-ester is first prepared in a known manner from maleic anhydride and the stoichiometric amount of alcohol required for the formation of the half-ester, optionally also with a small excess of alcohol. This is then optionally in the presence of an excess of up to 100%, preferably up to 20%, over the stoichiometric amount of alcohol required for the formation of the half-ester heated to temperatures of 180 to 250 0 C for 1 to 6 hours, this thermal isomerization, depending on the Boiling point of the half-ester, if necessary in a pressure vessel. Thereafter, the reaction mixture, which, in accordance with the equilibrium under the conditions used, contains not only monoalkyl fumarate but also diesters and free fumaric acid, is esterified with excess alcohol and the customary esterification catalysts in a known manner to give the corresponding diester. Pure dialkyl fumarate is obtained in this way.

Wenn man den Fumarsäurehalbester isolieren will, filtriert man die im Gleichgewicht vorliegende Fumarsäure ab und trennt den entstandenen Diester vom gewünschten Monoester durch fraktionierte Destillation im Vakuum.If you want to isolate the fumaric acid half-ester, the one present in equilibrium is filtered Fumaric acid and separates the resulting diester from the desired monoester by fractionated Distillation in vacuo.

Die Reaktion verläuft zum Teil in der Weise, daß der Maleinsäurehalbester zu dem entsprechenden Fumarsäurehalbester isomerisiert wird. Ferner verläuft die Gleichgewichtseinstellung durch Disproportionierung nach dem folgenden Schema:The reaction takes place in such a way that the maleic acid half-ester to the corresponding one Fumaric acid half ester is isomerized. Furthermore, the establishment of equilibrium proceeds through disproportionation according to the following scheme:

CH-COOHCH-COOH

MlMl

CH — COORCH - COOR

CH — COOR CH-COOHCH - COOR CH-COOH

ROOC-CH HOOC—CHROOC-CH HOOC-CH

Es ist somit bei der thermischen Isomerisierung von Maleinsäurehalbestern möglich, auch die freie Fumarsäure zu gewinnen. Durch Zugabe einer weiteren Komponente, z. B. Wasserdampf, ist es möglich, durch Verseifung eines Teiles der Ester das Gleichgewicht zugunsten der freien Fumarsäure zu verschieben.It is therefore possible in the thermal isomerization of maleic acid half-esters, including the free one Obtain fumaric acid. By adding another component, e.g. B. water vapor, is it possible by saponification of part of the ester, the equilibrium in favor of the free fumaric acid is achieved move.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich ferner ausführen, indem man von einem in bekannter Weise hergestellten gereinigten Halbester der Maleinsäure mit dem betreffenden Alkohol ausgeht.The method of the invention can also be carried out by one in a known manner produced purified half-ester of maleic acid goes out with the alcohol in question.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile. The parts mentioned in the examples are parts by weight.

Beispiel 1example 1

392 Teile Maleinsäureanhydrid und 264 Teile Isopropylalkohol wurden in einem Druckgefäß zur Halbesterbildung 1 Stunde auf 100°C erhitzt. Dann wurde die Temperatur weitere 4 Stunden auf 200" C gehalten, wobei sich ein Druck von etwa 7 atü einstellte. Anschließend wurde abgekühlt. Wie das UR-Spektrum einer Probe zeigte, war praktisch aller Malein- zum Fumarsäurehalbester umgesetzt. Zu dem Reaktionsgemisch gab man weitere 360 Teile Isopropylalkohol, 100 Teile Benzol und 10 Teile konzentrierte Schwefelsäure. Die weitere Veresterung erfolgte in einem geeigneten Rundkolben, der mit einer Füllkörperkolonne und einem Wasserabscheider versehen war. Darin wurde bis zur vollständigen Entfernung des Wassers verestert. Das Veresterungsprodukt wurde mit 5%iger Natronlauge neutral gewaschen, getrocknet und destilliert. Nach dem Vorlauf von Isopropanol und Benzol gingen 760 g des reinen Fumarsäurediisopropylesters bei 110"C und 12 Torr über. Die Ausbeute betrug 95% der Theorie.392 parts of maleic anhydride and 264 parts of isopropyl alcohol were heated to 100 ° C. for 1 hour in a pressure vessel to form half-esters. then the temperature was held at 200 ° C. for a further 4 hours, a pressure of about 7 atmospheres being established. It was then cooled. How the UR spectrum of a sample showed was practical all maleic half-esters converted to fumaric acid. An additional 360 parts were added to the reaction mixture Isopropyl alcohol, 100 parts benzene and 10 parts concentrated sulfuric acid. The further esterification took place in a suitable round bottom flask equipped with a packed column and a water separator was provided. Esterification was carried out in it until the water was completely removed. The esterification product became neutral with 5% sodium hydroxide solution washed, dried and distilled. After the first run of isopropanol and benzene, 760 g went of the pure diisopropyl fumarate at 110 ° C. and 12 Torr above. The yield was 95% of the Theory.

Beispiel 2Example 2

392 Teile Maleinsäureanhydrid und 828 Teile n-Dodecylalkohol wurden wie im Beispiel 1 zunächst 1 Stunde auf 1000C, dann weitere 4 Stunden auf 220uC erhitzt. Danach wurde das Reaktionsgemisch mit 1116 Teilen n-Dodecylalkohol versetzt und im übrigen entsprechend dem Beispiel 1 weiterverestert. Nach dem Abdestillieren' des überschüssigen Alkohols erhielt man in 95%iger Ausbeute den reinen Fumarsäuredidodecylester.392 parts of maleic anhydride and 828 parts of n-dodecyl alcohol were heated , as in Example 1, initially to 100 ° C. for 1 hour and then to 220 ° C. for a further 4 hours. 1116 parts of n-dodecyl alcohol were then added to the reaction mixture and further esterification was carried out as in Example 1 for the rest. After the excess alcohol had been distilled off, the pure dododecyl fumarate was obtained in 95% yield.

Die Reinheit beider Fumarate wurde gaschromatographisch festgestellt.The purity of both fumarates was determined by gas chromatography.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Mono- und Diestern der Fumarsäure, mit einwertigen Alkoholen, dadurch gekennzeichnet, daß man Maleinsäureanhydrid mit dem betreifenden Alkohol in an sich bekannter Weise zum Monoester der Maleinsäure umsetzt, diesen dann bei Temperaturen von 180 bis 2800C, vorzugsweise von 200 bis 2400C, während 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 2 bis 5 Stunden, zu dem entsprechenden Fumarsäuremonoester thermisch isomerisiert und diesen gegebenenfalls in an sich, bekannter Weise zum Fumarsäurediester weiterverestert. Process for the preparation of mono- and diesters of fumaric acid with monohydric alcohols, characterized in that maleic anhydride is reacted with the alcohol in question in a manner known per se to form the monoester of maleic acid, this then at temperatures of 180 to 280 ° C., preferably 200 to 240 0 C, for 1 to 6 hours, preferably 2 to 5 hours, thermally isomerized to the corresponding fumaric acid monoester and this optionally further esterified in a manner known per se to give the fumaric acid diester.
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