DE1518556A1 - Verfahren zur Herstellung von Sulfonsaeuren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Sulfonsaeuren

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DE1518556A1
DE1518556A1 DE1965B0082048 DEB0082048A DE1518556A1 DE 1518556 A1 DE1518556 A1 DE 1518556A1 DE 1965B0082048 DE1965B0082048 DE 1965B0082048 DE B0082048 A DEB0082048 A DE B0082048A DE 1518556 A1 DE1518556 A1 DE 1518556A1
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carboxylic acids
acid
acids
carbon atoms
chain
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Marrian Stanley Frederic
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British Hydrocarbon Chemicals Ltd
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British Hydrocarbon Chemicals Ltd
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
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Description

PATENTANWAU. π Ι ν- I U
DR.-ING.VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DR. EGGERT DIPL.-PHYS. GRAVE
KÖLN 1, DEiCHMANNHAUS
Köln, den 17. Mai I965 Fu/Ax/Pa
British Hydrocarbon Chemicals Limited, Devonshire House, Mayfair Place,
Piccadilly, London, W.I (England)
Verfahren zur Her «te llung von Sulfonsäuren.
Die Herstellung von Sulfonsäuren durch Utasetzung von Kohlenwasserstoffen mit Schwefeldioxyd und Sauerstoff in einer SuIfOxydationsreaktion ist bereits bekannt. Die Reaktion wird ausgelöst durch Bestrahlung der Reaktionsteilnehmer mit aktinisohem Licht oder ionisierenden Strahlen, z.B. mit Ultraviolettlicht oder sichtbarem Licht, oder mit Anhydriden, wie Essigsäureanhydrid.
Bs wurde nun gefunden, dass die Sulfoxidation durch einen neuen Katalysator« der Essigsäureanhydrid ersetzen kann, ausgelöst werden kann*
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkaneulfonsäuren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Baraffine der Einwirkung von aktini schein Licht oder Ionisierenden Strahlen in Gegenwart von Schwefeldioxyd, Sauerstoff und» bezogen auf das Paraffin, 0,01 bis 10 Gew.ji einer Monocarbonsäure, die keine äthylenischen Doppelbindungen und wenigsten» 2 C-Atome im Molekül enthält* und in Abwesenheit von suge se taten Persäuren unterwirft· Geeignet sind cyclische oder offenkettig· Peraffin·, wobei die letzteren besonder« bevorzugt werden* Ut ein« leichtere
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Abtrennung der Sulfonsäuren vom Paraffin zu ermöglichen, werden vorzugsweise offenkettige Paraffine mit wenigstens 6 C-Atomen Im Molekül verwendet.
Die als Katalysatoren beim Verfahren geraäss der Erfindung verwendeten organischen Säuren sind Monocarbonsäuren mit wenigstens 2 C-Atomen Im Molekül. Die Säuren müssen frei von äthylenischen Doppelbindungen sein. Neben der Carbonsäure kann Wasser anwesend sein« Venn kein Hasser anwesend 1st» eignen sich als Säuren die gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren, z.B. die geradkettigen gesättigten all· phatischen Säuren mit 2 bis 10 C-Atomen Im Molekül und die verzweigten aliphatischen Säuren, Insbesondere solche mit 6 bis 9 C-Atomen im Molekül. Wenn wasser anwesend 1st« sind auch die offenkettlgen Carbonsäuren mit mehr als 11 C-Atomen im Molekül wirksame Katalysatoren. Auch aromatische Säuren, z.B. Benzoesäure« können verwendet werden« Die optimalen Hangen der Carbonsäure zur Erzielung der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit bei der kleinsten Säuremenge liegt zwischen 0,01 und 10 £· Vorzugsweise werden Säuremengen von 0,01 bis 3 Oew.Ji, bezogen auf das Einsatzmaterial, verwendet· Die zu Beginn eingeführte Katalysatormenge hält die Reaktion gewöhnlich eine erhebliche Zelt In Gang, so dass eine zwischenzeitliche Zugabe weiterer Carbonsäure nach Bedarf zwecks Aufrechterhaltung der Reaktionsgeschwindigkeit gewöhnlich ausreicht·
für die Sulfoxydatlonsreaktlon gemäss der Erfindung werden mit Ausnahme des Katalysators übliche Reaktionsbedingungen angewendet· Mit den genUUs der Erfindung verwendeten Katalysatoren oder Aktivatoren werden bei Bestrahlung entweder mit Ultraviolettlicht oder nur sichtbare« Lieht als aktinischea Licht gute Produktlonsgeschwindigkeiten der Sulfonsäuren erzielt. Anstelle von aktiniachee Licht können ionisierende Strahlen* χ.B. aus einer la geeigneter Waise abgeschirmten Kobalt-öCWfoielle mit ebenso guten Ergebnissen verwendet werden· Als AusgangaaMtterialien eignen sich
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BAD ORIGINAL
Verbindungen, die bei einer SuIfoxydatlonsreaktlon unter Bildung von Sulfonsäuren reagieren. Geeignet sind Normalparaffine und einfach verzweigte Paraffine, Cyeloparafflne, wie Cyolohexan, Methylcyclopentan und Methylcyclohexan·
Ss wurde festgestellt« dass bei Durchführung der SuIfoxy» datlcetereaktlon in Gegenwart dieser Säuren die Beaktionsgeschwindigkeit in überraschender weise erhöht wird. Tiele dieser Sturen sind billiger als das bisher als Initiator verwendet« teure Esslgslureanhydrld* und bei vielen EInsatzsaterlallen sind kleinere Mengen des erflndungsgeatSss verwendeten Katalysators und niedrigere Reakfcionsteapera« türen als bei den bisher bekannten Katalysatoren erforderlich.
Beispiel 1
a) Eine kontinuierlich Steif Oxydation wurde in einem fyrex* glasrohr von 500 tatr Fassungsvernogen durchgeführt» das von einer "Mischlamp·", die sowohl sichtbares Lieht als auch ültraviolettlioht abstrahlt«, bestrahlt wurde« Als Einsatz wurden eine C.Q-C^-Mormalperaff infraktion verwendet. Sehwafeldioxyd und Sauerstoff wurden in VolueverhÄltnis von 2 ϊ 1 aa Fuss des Reaktors durch eine 01«»fritten scheibe eingeführt. Der Reaktor wurde alt des Flüssig« einsatz gefüllt gehalten. Die Reaktion wurde bei 250C und Korealdrucic durchgeführt* Das Beaktlcmsprodukt schied sieh von der Kohlenwasser stoff phase ab* Ss wurde abge* trennt und nach der Methode von Longwall und Manieoe auf den Qehalt an waschaktiver Substanz analysiert» Über eine Versuchsdauer von 105 Stunden wurde die Bildung von Alkan· sulfensäuren auf diese weise Kit l4#6 g/Stunde eraittelt.
b) Diese Sulfoxydation wurde unter den gleichen Bedingungen wiederholt salt der Ausnahme, dass 1,5 Oew.jf Ssslg* sKure d«n eingesetzten Moraalparaffln zugegeben wurde. Über eine versuohsdauer von 70 Stunden wurden im Durchschnitt stündlich 23,4 g Alkansulfonsäure gebildet, ermittelt auf
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di· gleiche weise.
Beispiel 2
·} Ein» Prob* von (^,-C^g-NorisalpÄraffinen, dl« Inhibierende Verunreinigungen enthielten, wurde auf die in Beispiel I beschriebene weise in Abwesenheit von »ugesetxter SEure verarbeitet« Kur *enlg* Or*mm eine* dunkel gefärbten Sulfoxydationaprodukta wurden nach einer Versuchedauer von 6 Stunden erhalten.
b) wenn 1,J % Eesigs&ure de» fareffineinsats xugeaetst wurde, stieg dl· Produktionen*aohwlndig kalt («α rohe« Sulfoxydationeprodukt) auf 25 g/Stund·· Bei Zusatz von 2Jf Essigsäure sun fareffin stieg atm Bildung mn flulfoxydationsprodukt *uf 50 g/Stunde. f>i«aee Btiepiel verwaschaulioht dl* HtMiItXlCh* Verbessern^ der Keektioneflhigkseit, dl* ersielt wird,, wenn diese sauren bei Einsatseeterialien verwendet werden» dl* inhibierende Verunreinigungen in eioer Menge enthalten, di* *lnt erfolgreiche Re »let ion unter •lleioiger Verwendung von ULöiit «1s Initiator verhindern«
Beispiel 3
β) BIa Versuch wurde In «ine» Reaktor« der 200 ear Flüssigkalt enthielt, unter Verwendung von Cyclohexan und eines Q*»l«eh*s von ScÄwefeldloxyd und Sauerstoff (Voluererhaltnls 2ti) als fteagenslen enthielt, bei einer St*9wr«tuf· von 25°C durchgeführt. Di* Versushedauer betrug 5 Stunden· Der leaictor bestand aus ryrexglas und wer de« noraeXen Tegesllcht ausgesetxt. Sin* Bestrahlung wurde nloht angewendet. Ohne Zusatx von organischen Säuren fend kein* Mssbere Äeaktion statt.
b) EIa gleicher Versuch wurde denn durchgeführt, bei des Qti β n-B»ptaneIure dem Cyclcbexan sugeeetxt wurde· Öle Analyse de· frodukts xelgte, dass Cyclohexansulfonsäure in einer Htnge von 6,1 g/3tunde (d.h. 30,5 g/tlter Reaktorvolumen/Stunds} gebildet wurde. 9 0 9 8 0 7/108?BAD ORIGINAL
Beispiel
Ein» Beihe von Versuchen wurde urnaa. in des In Beispiel 3 beschriebenen Heaktor unter den dort genannten Bedingungen durchgeführt, wobei jedoch eine C10-Cj,-Fraktion anatelle von Cyclohexan verwendet wurde und jeweils 0,25 S (1*25 β/ Liter) einer Reihe von organischen figuren dem e Inge·« tat ten Kohlenwasserstoff stugeaetzt wurden* BIe SuIfoneäurebildung wird» nach der Method« von Lqrigwell und Miftece beetimat. Die ermittelten werte 3ind in der folgenden Tabelle aufg·- fünrt.
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SuIfoneäurebildung bei Zusatz verschiedener organischer Säuren,
Verwendete organische Säure SuIfonsäurebildung In
g/Stunde
Essigsäure 2,1 Fropionsäur« I,9
n-Buttersäur« 1,4
Iaobuttersäure 1,9 Yaleriansäure 1,5 Trimethyleasigsäure 1,0
2-Xthy!buttersäure 1,6
n-Hex*nsäur· 1,4
>Methylpent ansäure 1,7
Caprylelure 1,0
2-Xthylhexaneäure 3*7
n-Heptaneäure 1,1
Pelargonaäure 0,8 Isononansäure 3#5 Caprlneäure 2*9 Phenyleaeigeäure 1,5
e-Toluyleäur· 1,6
p-Toluyleäure 2,1
Bei Zusttz vcoi A»eieen»äure, unge»ättigten Säuren oder »weibaeisehen Säuren fand keine Reaktion statt« Auch geradkettig· aliphatisch· Carbonsäuren Mit Il oder mehr C-Ato*en ergaben unter düsen Bedingungen keine nutzbare Jieaktlofts-
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Claims (9)

• 7 Patentansprüc he
1. Verfahren zur Herstellung von Alkansulfonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass «an füraffin· der Einwirkung von aktiniachen Licht oder ionisierenden Strahlen in Gegenwart von Schwefeldioxid, Sauerstoff und 0,01 bis 10 Oew.Jf einer Monocarbonsäuren bezogen auf das Paraffin« dl· keine äthylenischen Doppelbindungen und wenigstens £ C-Atom lsi Molekül enthält, und in Abwesenheit von zugesetzten Persäuren unterwirft»
2, verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass offenkettige Paraffine als Material verwendet werden.
>. verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2* dadurch gekennzeichnet, dass Paraffine »it wenigstens 6 Jtohlenstoffatoeen eingesetzt werden*
4. verfahren nach Ansprächen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass IdLt Carbonsäurewengen von 0,01 bis 3 9ew*Ji, bezogen auf das Paraffin, gearbeitet wird·
5. verfahren nach Ansprechen t bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Carbonsäuren aromatische Carbonsäuren, vorzugsweise Toluyl- oder Benzoesäure, verwendet werden·
6· verfahren nach Ansprüchen 1 bis ** dadurch gekennzeichnet, dass als Carbonsäuren aliphatisch·, geradkettig« oder Yerxwelgte Carbonsäuren verwendet werden.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aliphatisch· geradkettig· Carbonsäuren »it 2-10 Kohlenstoffatoeen vemendet werden·
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass rerzweigte aliphatische Carbonsäuren alt 6*9 Kohlenstoff* atoaan verwendet werden.
903807/1082 ■ v- ; · ;;:: BAD
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Carbonsäuren Wasser amtesend 1st.
903807/-1 08?
BAD ORIGINAL
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