DE1518242A1 - Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Dicarbonsaeuren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Dicarbonsaeuren

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DE1518242A1
DE1518242A1 DE19621518242 DE1518242A DE1518242A1 DE 1518242 A1 DE1518242 A1 DE 1518242A1 DE 19621518242 DE19621518242 DE 19621518242 DE 1518242 A DE1518242 A DE 1518242A DE 1518242 A1 DE1518242 A1 DE 1518242A1
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DE
Germany
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oxidation
reaction mixture
nitric acid
aliphatic dicarboxylic
dicarboxylic acids
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Pending
Application number
DE19621518242
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English (en)
Inventor
Waider Dipl-Chem Dr Heinz
Luft Dipl-Chem Dr Norbert W
Bende Dipl-Chem Dr Fri Wilhelm
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Vickers Zimmer AG
Original Assignee
Vickers Zimmer AG
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • C07C51/31Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation of cyclic compounds with ring-splitting
    • C07C51/316Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation of cyclic compounds with ring-splitting 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 aliphatischen Dicarbonsäuren-Substituierte Kohlenwasserstoffe, wie Alkohole und Ketone, können dureh geeignete Oxydationsmittel relativ leicht an der Substitutionsatelle bis zu den Säuren oxydiert werden.
  • Ist dabei das substituierte Kohlenstoffatom Glied eines Ringsystems, so wird gleichzeitig ein benachbartes Kohlenstoffatom oxydiert und dadurch eine Ducarbonsõure gebildet.
  • Dieses Verfahren hat vor allem zur Herstellung von Adipinsõure durch Oxydation von Cyclohexanol oder Cyclohexanon mit Salpetersõure Bedeutung erlangt. Hierfür wurden in erster Linie Salpetersäuren relativ hoher Ausgangskonzentration verwendet, die aber nur unvollstõndig ausgenutzt werden konnten, wenn man die Bildung von Nebenprodukten möglichst unterdrücken wollte. Die bei dem Verfahren anfallende verd³nntere Abfallsõure konnte nicht wieder verwendet werden, es sei denn, sie wurde vorher durch einen komplizierten Reinigungs-und Aufarbeitungsprozess wieder auf die erforderliche Ausgangskonzentration gebracht. Diese Maßnahmen verteuern jedoch den Gesamtprozess erheblich.
  • Es ist berner bekannt, daB geeignete katalytisch wirkende Metallverbindungen den Oxydationsprozess in günstiger Weise beeinflussen k~nnen, jedoch werden die bisher bekannten Katalysatoren noch nicht allen Ansprüchen gerecht.
  • Veriumverbindungen sind verschiedentlich als Katalysatoren f³r die Oxydation von Cyclohexanol genannt. Sie besitzen eine katalytische Aktivität bei stark konzentrierter Salpetorsõure, bei der der Oxydationsprozeß jedoch auch ohne Zusatz eines Katalysators schon ziemlich rasch verläuft.
  • Bei Verwendung g von Salpetersõure niederer Konzentration ist jedoch die katalytische Wirkung von Ceriumverbindungen ungenügend.
  • Kupferkatalysatoren sind in ihrer Wirksamkeit weniger empfindlich gegen eine Anderung der Sõurekonzentration, zeigen aber bei Schwankungen, insbesondere Erniedrigungen der Reaktionstemperatur einen erheblichen Leistungeabfall.
  • FUr die Oxydation von Cyclopentanol zu Glutarsäure ist ferner die Verwendung von Vanadinverbindungen als Oxydationskatalysatoren vorgeschlagen. Damit kann die Ox, ; dation auch bei verhõltnismõ#ig niedrigen Sõurekonzentrationen durchgefUhrt werden. Auch dieses Katalysatorsystem ist jedoch gegen Verunreinigungen, wie Metallspuren, die durch Korrosion in dus Reaktionsgemisoh gelangen, sehr empfindlich.
  • Um die Erzeugung aliphatischer Dicarbonsäuren durch Oxydation substituierter alicyclischer Kohlenwasserstoffe mit Salpetersäure zu einem wirtschaftlichen technischen Verfahren zu machen, ist es erforderlich, billige Oxydationsmittel einzusetzen, und diese m~glichst vollstõndig auszunutzen. Ferner mub der Oxydationsprozeß zu einem einheitlichen Endprodukt fAhren, d. h. er muB so geleitet werden, daß bei der Oxydation die Zahl der Kohlenstoffatome im Molekül der Ausgangsverbindung erhalten bleibt und die Ausgangsverbindung nicht durch Weiteroxydation zu einem Gemisch von Verbindungen verschiedener Oxydationsstufen abgebaut wird. Aus Substitutionsprodukten des Cyclohexans sollte aomit nur Adipinsäure und möglichst wenig Glutarsõure, Bernsteinsõure und Kohlensäure gebildet werden. Diese Forderungen, denen die bekannten Verfahren nur zum Til gendgen, erfUllt das erfindungsgemäße Verfahren in vollem Umfang.
  • Erfindungsgemõ wird die Herstellung von aliphatischen Dicarbonsauren durch Oxydation substituierter alicyclischer Kohlenwasserstoffe mit Salpetersäure bei erhöhter Temperatur und in Gegenwart von Katalysatoren in der Weise vorgenommen, daB die Oxydation mit verdünnter Salpetersäure von 10 bis 70, vorzugsweise 20 bis 63 %, in Gegenwart eines Katalysatorsystems durchgefUhrt wird, das aus mindestens je einem Metall von mindestens zwei der nachfolgenden Gruppen a, b und c besteht : a) Yanadin, Chrom ; b) Risen, Kobalt, hL n ; c) Kobalt, Molybdän.
  • Das erfindungsgemäße Katalysatorsystem ist gegen Konzentrations-und Temperaturschwankungen erstaunlich unempfindlich. Die fAr eine maximale Ausbeute des gewunschten Reaktionsproduktes erforderlichen optimale Bedingungen können daher auch in technischen Apparaturen leicht eingestellt und aufrecht erhalten werden.
  • Das Katalysatorsystem wird dem Reaktionsgemisch in Mengen von 0, 02 bis 2, vorzugsweise 0, 1 bis 1 % zugesetzt. F³r die Herstellung von Adipinsäure aus Cyclohexanol oder Cyclohexanon hat sich ein aus Vanadin, Kupfer und Eisen bestehendes Katalysatorsystem als besonders günstig erwiesen.
  • Die Ausgangsprodukte für das erfindungsgemäße Verfahren sind im wesentlichen die gleichen wie bei den bekannten Verfahren.
  • In Frage kommende substituierte alicyclische Kohlenwasserstoffe sind insbesondere Cyclohexanol, Cyclohexanon, Cyclohexylalkyläther Dicyclohexyläther, Cyclohexylamin und dessen Substitutionsprodukte, Cyclohexanondimethylacetal, Cyclopetanol, Cyclopentanon, Cycloheptanol, Cycloheptylformiat, Cyclooctanol.
  • Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen zwischen 50 und 120, insbesondere zwischen 60 und 100°. Innerhalb dieser Temperaturbereiche lassen sich rr : it der erfindungsgemõ# eingesetzten verd³nnten Salpetersäure f³r jedes AuBgang- '1'3 . , i . =' :"°. . " : 4 2. n nah ahaaaqEmtiativ4iga-.RMM$Sisaraa&aregebilswird.
  • Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn das Rekationagemisch 5 bim 40, insbesondere 10 bis 30 Minuten auf der Reaki, , , n.'3a,' . ; """'i,' e, t . 't, -: i ; : ; . .", .e. . r ar t r3irar i. . . , . a . fi r s"bsat . .' . e 'a. r r"r. Ite. * der Reaktinostemperatur und der Konzentration der eingesetzt*n e , . ec ; '. er Con ni drias t. °. . . litre Trw. r. tx scfehlen und umgekehrt.
  • Dam erfindungsgemõ#e Verfahren kann noch dadurch wirtzchaftlicher gestaltet und die Salpetersõure besser ausgenutzt werden, indem man in das Reaktionsgemisch wõhrend der Oxydation nitrose Gase einleitet. Nierzu k~nnen auch die einer Aufoxydation fõhigen, Stickoxyde enthaltenden Abgase der Reaktion nach Zusatz von Sauerstoff oder Luft in den Oxydationspros. zur³ckgeleitet werden. Eine bessere Ausnutzung der Salpetersõure ist auch dadurch gewõhrleistet, da# in das Reak tionegemisch wõhrend der Oxydation direkt sauerstoffhaltige Dam lutte Das erfindungsgemõ#e Verfahren wird vornehmlich bei normaebeac.füraeat<wiaew$wiefürkantis-wierliehMA?eitea a tfr s . .n al . s, ". t.
  • Beide Reaktionstypen k~nnen sowohl in einem als auch in mehreren, hintereinander geschalteten Reaktoren durchgef³hrt werden. Dabei sind je nach den Reaktionsbedingungen R³hrkessel, z~hrenf~rmige Reaktoren oder Kombinationen von beiden verwendbar.
  • Beispiel 100 kg Cyclohexanol und 530 kg 30 %ige Salpeters@ure wurdon st³ndlich mit Dosierpumpen in einen wassergek³hhten R³hrkessel mit aufgesotztem, durch Sole gek³hlten R³ckflu#-k ³hler eingespeist. Der aus 0,25 Gew% Kupfernitrat, 0,1 Gew% Eisennitrat und 0,5 Gew% Ammoniumvanadat, bezogen au uf die Gesamtmenge der Einsatzstoffe talysator wurde in der Salpetersõure gel~st und mit dieser zugegebon.
  • Die Reaktionstemperatur wurde genau gemessen und durch Refulierung der K³hlwassermengen in engen Grenzen auf 60° gehalten.
  • Die mittlere Verweilzeit der Reaktionsmischung im R³hrkessel betrug 25 Minuten. Das Reaktionsprodukt wurde kontinuierlich aus dem R³hrkessel abgezogen und aufgearbeitet.
  • Durch Auskristallisieren und Filtrieren wurde die gebildete Adipinsõure aus der Mutterlauge isoliert. Es wurde dadurch Rei. d. asa. a. . r 5. . p. k 'i ,' . i.
  • Ausbeute von 97 % erhalten.
  • Die e Konzentration der ablaufenden Salpetersõure betrug nur noch 3,8 Gew% HNO3.

Claims (7)

  1. Patentanspr³che 1.) Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Dicarbonsõuren durch Oxydation substituierter, alicyclischer Kohlenwasserstoffe mit Salpetersõure bei erh~hter Temperatur und in Gegenwart rt von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, da# die Oxydation mit Salpetersõure von 10 bis 70, vorzugsweise 20 bis 63 %, und mit einem Katalysatorsystem aus mindestens je einem Metall von mindestens zwei der nachfolgenden Gruppen a) Vanadin, Chrom; b) Eiseon, Kobalt, Mangan; c) Kupfer, Molybdõn; durchgef³hrt wird.
  2. Go an Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# die exx ; an . , , ° ? $ ( '. s ,'a. e 1 b. s 1 % des Reaktionsgemisches betrõgt.
  3. 3.) Verfahren nach den Anspr³chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da# das Katalysatorsystem f³r die Herstellung von Adipinsõure aus Vanadin, Kupfer und Eisen besteht.
  4. 4.) Verfahren nach den Anspr³chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnotg da, # das Reaktionsgemisch 5 bis 40, insbesondere 10 bis 30 Minuten, auf der Reaktionstemperatur gehalten wird.
  5. 5.) Verfahren nach den Anspr³chen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da# die Oxydation bei Temperaturen von 50 bis 120, insbesondere 60 bis 100# durchgef³hrt wird.
  6. 6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da# in das Reaktionsgemisch nitrose Gase eingeleitet werden.
  7. 7.) Verfahren nach den Anspr³chen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet# da da# in das Reaktionsgemisch sauerstoffhaltige Gase
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0645363A1 (de) * 1993-04-09 1995-03-29 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Verfahren zur herstellung von adipinsäure
EP0912484B2 (de) 1996-06-04 2005-06-01 Rhodia Polyamide Intermediates Verfahren zur reinigung der adipinsäure im wasser

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0645363A1 (de) * 1993-04-09 1995-03-29 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Verfahren zur herstellung von adipinsäure
EP0645363A4 (de) * 1993-04-09 1995-11-02 Asahi Chemical Ind Verfahren zur herstellung von adipinsäure.
EP0912484B2 (de) 1996-06-04 2005-06-01 Rhodia Polyamide Intermediates Verfahren zur reinigung der adipinsäure im wasser

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