DE1568763B2 - Verfahren zur gleichzeitigen herstellung von isopren und eines epoxyds oder eines acrylats oder eines oxims - Google Patents

Verfahren zur gleichzeitigen herstellung von isopren und eines epoxyds oder eines acrylats oder eines oxims

Info

Publication number
DE1568763B2
DE1568763B2 DE19661568763 DE1568763A DE1568763B2 DE 1568763 B2 DE1568763 B2 DE 1568763B2 DE 19661568763 DE19661568763 DE 19661568763 DE 1568763 A DE1568763 A DE 1568763A DE 1568763 B2 DE1568763 B2 DE 1568763B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reaction
hydroperoxide
methyl
isoprene
compounds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19661568763
Other languages
English (en)
Other versions
DE1568763C3 (de
DE1568763A1 (de
Inventor
Charles Nathan Teaneck NJ. Winnick (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Halcon Research and Development Corp
Original Assignee
Halcon International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halcon International Inc filed Critical Halcon International Inc
Publication of DE1568763A1 publication Critical patent/DE1568763A1/de
Publication of DE1568763B2 publication Critical patent/DE1568763B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1568763C3 publication Critical patent/DE1568763C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/19Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with organic hydroperoxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/12Alkadienes
    • C07C11/173Alkadienes with five carbon atoms
    • C07C11/18Isoprene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/48Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups
    • C07C29/50Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups with molecular oxygen only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C407/00Preparation of peroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C409/00Peroxy compounds
    • C07C409/02Peroxy compounds the —O—O— group being bound between a carbon atom, not further substituted by oxygen atoms, and hydrogen, i.e. hydroperoxides
    • C07C409/04Peroxy compounds the —O—O— group being bound between a carbon atom, not further substituted by oxygen atoms, and hydrogen, i.e. hydroperoxides the carbon atom being acyclic
    • 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
    • C07C51/285Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with peroxy-compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S585/00Chemistry of hydrocarbon compounds
    • Y10S585/929Special chemical considerations
    • Y10S585/93Process including synthesis of nonhydrocarbon intermediate
    • Y10S585/934Chalcogen-containing

Landscapes

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

Description

a) einer olefinischen Verbindung unter Epoxidierungsbedingungen für dieselbe oder
b) mit einem Acrolein unter Bildung eines Acrylates oder
c) mit einem primären Amin unter Bildung eines Oxims unter gleichzeitiger Reduktion des Hydroperoxypentans zu 2-Methyl-2-hydroxypentan und/oder 3-Methyl-3-hydroxypentan,
2-Methyl-2-hydroperoxypentan und/oder 3-Methyl-3-hydroperoxypentan;
2. katalytische Umsetzung von 2-Methyl-2- oder 3-Methyl-3-hydroperoxypentan mit
a) einer olefinischen Verbindung unter Epoxydierungsbedingungen für dieselbe oder
b) mit einem Acrolein unter Bildung eines Acrylates oder
c) mit einem primären Amin unter Bildung eines Oxims unter gleichzeitiger Reduktion des Hydroperoxypentans zu 2-Methyl-2-hydroxypentan und/ oder 3-Methyl-3-hydroxypentan,
3. gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Dehydratisierung und thermische Spaltung von 2-Methyl-2-hydroxy- und/oder 3-Methyl-3-hydroxypentan zu Isopren und
4. Gewinnung von Isopren und den bei der Reaktion gebildeten zweiten Produkten.
Die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet bedeutende Vorteile. Das als Ausgangsprodukt verwendete 2- oder 3-Methylpentan, das gewöhnlich nur geringen Wert besitzt, wird durch
3. gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Dehydratisierung und thermische Spaltung von
2-Methyl-2-hydroxy-und/oder3-Methyl-3-hydroxy- 25 die Bildung wichtiger und wertvoller technischer Propentan zu Isopren und dukte mit sehr geringem Aufwand aufgewertet. Der
4. Gewinnung von Isopren und den bei der Reduktion gebildeten zweiten Produkten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeiti-
in die wesentlich wertvollere Alkoholform überführte Kohlenwasserstoff wird dann in das sehr wertvolle technische Produkt Isopren überführt. Zwischen den verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht eine deutliche und günstige Wechselwirkung, da ein Stoff, der auf direktem Wege schwer in Isopren überzuführen ist, zur Herstellung einer zweiten wertvollen chemischen Verbindung verwendet
gen Herstellung von Isopren und eines Epoxyds oder 35 wird und dabei gleichzeitig in eine Form übergeht, die eines Acrylats oder eines Oxims. sehr gut für die Isoprenherstellung geeignet ist.
Sowohl Isopren als auch die obenerwähnten anderen Verbindungen haben sehr große technische Bedeutung.
Isopren ist ein wichtiges Monomeres, das ausgedehnte
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Das als Beschickung verwendete Hexan ist am Verwendung zur Herstellung von Synthesekautschuk 40 leichtesten als Normalhexanfraktion, die wechselnde sowie für viele andere Zwecke findet. Epoxyde, z. B. Mengen Hexanisomere sowie andere Stoffe, z. B. Propylenoxyd, werden in großem Umfang zur Her- Benzol und Cyclohexan, als Verunreinigungen enthält, stellung verschiedener Polymerer, oberflächenaktiver erhältlich. In einer ersten Stufe einer bevorzugten Mittel u. dgl. angewandt. Die Acrylate werden eben- Ausführungsform der Erfindung wird die normale falls zur Herstellung verschiedener Polymerer verwen- 45 Hexanfraktion, wie sie in der Technik erhältlich ist, det, und die Oxime sind an sich wertvolle Verbindungen durch eine geeignete Isomerisierungsstufe in der Iso- und dienen ferner als Ausgangsstoffe zur Herstellung merisierungszone 1 in eine Mischung von Hexanisoanderer Chemikalien. Verfahren zur Herstellung meren übergeführt, wobei man die für die erfindungssolcher Stoffe sind bereits bekannt. Diese lassen jedoch gemäßen Zwecke erwünschten isomeren Hexane vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit der Erzeugung 50 2-Methylpentan und 3-Methylpentan erhält. Selbstverdieser Stoffe zu wünschen übrig, und erfindungsgemäß ständlich kann man auch direkt von diesen Hexanen soll daher ein wirtschaftlicheres Herstellungsverfahren ausgehen. Da die Normalhexanfraktionen am leichfür die genannten Verbindungen geschaffen werden. testen verfügbar sind, werden normalerweise jedoch
Aus US-PS 29 67 897 ist ein Verfahren zur Herstellung von Isopren bekannt, das von einem ungesättigten Kohlenwasserstoff ausgeht und bei dem nicht auch zugleich andere, wertvolle Produkte hergestellt werden. Der Herstellung dieser anderen Produkte neben dem technisch ohnehin schon besonders begehrten Isopren,
diese Stoffe einer Isomerisierung unterworfen.
Die Isomerisierung von η-Hexan ist in der Literatur ausführlich beschrieben. Dabei werden Katalysatoren, z. B. AICI3 oder Katalysatoren, wie man sie für Hydrierungen verwendet, z. B. Nickel auf Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd, Molybdänoxyd, Wolfram
kommt große wirtschaftliche Bedeutung zu, da man 6o sulfid, Platin, oder Palladium in Gegenwart von hierdurch keine normalerweise wertlosen Abfallpro- Wasserstoff verwendet. Für die erfindungsgemäßen dukte, sondern selbst wieder wertvolle Endprodukte
erhält, was auf unmittelbarem Wege nur schlecht
Zwecke kann man beliebige der bekannten Verfahren anwenden, vorzugsweise bedient man sich jedoch
möglich ist. solcher Verfahren, die am besten bei erhöhten Tem-
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs ge- 6s peraturen arbeiten, um die Ausbeute an dem genannten Art ist nun gekennzeichnet durch die Kombi- wünschten Isomeren zu erhöhen. Bei der letzteren Art nation folgender Einzelmaßnahmen:
1. Oxydation von 2- oder 3-Methylpentan zu
von Verfahren werden die erwähnten Hydrierkatalysatoren benutzt. Die Isomerisierungsbedingungen kön-
3 4
nen je nach dem verwendeten Katalysator und der gen keinen Vorteil bieten, man kann jedoch Mengen gewünschten Umwandlung in weiten Grenzen schwan- bis zu 1 Mol oder mehr pro Mol Hydroperoxyd anken. Geeignete Bedingungen umfassen beispielsweise wenden. Die katalytisch wirksamen Stoffe bleiben Temperaturen von 100 bis 4000C, vorzugsweise von während des Verfahrens in der Reaktionsmischung 15G bis 350° C, Drücke von Atmosphärendruck bis zu 5 gelöst und können nach Entfernung der Reaktions-70 atü, vorzugsweise von 7 bis 35 atü und Molver- produkte wieder in der Umsetzung verwendet werden, hältnisse von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von Zu geeigneten Molybdänverbindungen gehören die 1:1 bis 5 :1, vorzugsweise von 2:1 bis 4:1. Die Iso- organischen Molybdänsalze, die Oxyde, z. B. Mo2O3, merisierung wird vorzugsweise in der Dampfphase MoO3, Molybdänsäure, die Molybdänchloride und durchgeführt. Mit dieser Art von Isomerisierung ist io -oxychloride, Molybdänfluorid, -phosphat und -sulfid. es möglich, aus η-Hexan ein Isomerisat mit einem Man kann auch molybdänhaltige Heteropolysäuren Gehalt an 2- und 3-Methylpentan von etwa 50 % bei sowie ihre Salze verwenden, z. B. Phosphormolybdäneiner Gesamtselektivität zu verzweigten Hexanen von säure und ihr Natrium- und Kaliumsalz. Ebenso sind etwa 95 % zu erhalten. Nicht umgewandeltes n-Hexan ähnliche oder analoge Verbindungen der anderen und unerwünschte Isomere können durch Destillation 15 oben aufgeführten Metalle sowie Mischungen daraus oder äquivalente Maßnahmen abgetrennt und wie in geeignet.
der Zeichnung ' angedeutet ist, aus der Trennzone 2 Die katalytisch wirksamen Bestandteile können in
über die Leitung 3 zurückgeführt werden. der Epoxydierungsreaktion in Form einer Verbindung
In der Oxydationszone 4 wird die Mischung aus oder Mischung angewandt werden, die zu Beginn in
Hexanisomeren (2- und 3-Methylpentan) mit mole- 2° dem Reaktionsmedium löslich ist. Die Löslichkeit
kularem Sauerstoff oxydiert, um diese Kohlenwasser- hängt zwar bis zu einem gewissen Grad von dem im
stoffe in die tert.-Hydroperoxyde 2-Methyl-2-hydro- Einzelfall verwendeten Reaktionsmedium ab, als ge-
peroxypentan und 3-Methyl-3-hydroperoxypentan eignet lösliche Stoffe für die erfindungsgemäßen
überzuführen. Die Oxydation des Kohlenwasserstoffs Zwecke kommen jedoch beispielsweise kohlenwasser-
wird in flüssiger Phase bei Temperaturen von 100 bis 25 stofflösliche Organometallverbindungen mit einer Lös-
2000C, vorzugsweise von 120 bis 150° C, und bei lichkeit in Methanoi bei Zimmertemperatur von we-
Drücken von etwa 5,25 bis 35 atü durchgeführt. Als nigstens 0,1 g pro Liter in Betracht. Beispielhafte lös-
Quelle für molekularen Sauerstoff wird Luft verwendet, liehe Formen der katalytisch wirksamen Stoffe sind
die mit Inertgasen verdünnt sein kann. Man kann aber Naphthenate, Stearate, Octoate, Carbonyle u. dgl.
auch Sauerstoff aus anderen Quellen anwenden. Die 30 Verschiedene Chelate, Anlagerungsverbindungen und
Oxydation wird unter Bedingungen durchgeführt, die Enolsalze, z. B. Acetoacetonate, können ebenfalls
die Bildung des Hydroperoxyds wirksam unterstützen. verwendet werden. Einzelne und für die erfindungsge-
Kohlenwasserstoffumwandlungsgrade pro Durchgang mäßen Zwecke bevorzugte katalytische Verbindungen
in der Größenordnung von 10 bis 50 % werden bevor- dieser Art sind die Naphthenate und Carbonyle von
zugt. Zur Stabilisierung des Systems und zur Förde- 35 Molybdän, Vanadin, Titan, Wolfram, Rhenium, Niob,
rung der Bildung des gewünschten Hydroperoxyds Tantal und Selen. Sehr geeignet sind auch Aloxyver-
können verschiedene Zusätze angewandt werden. bindungen, z. B. Tetrabutyltitanat und andere Alkyl-
Das hydroperoxydhaltige Oxydationsprodukt ent- titanate dieser Art.
hält außerdem die entsprechenden tert.-Alkohole als Die Temperaturen, die erfindungsgemäß angewandt hauptsächliches Nebenprodukt neben kleinen Mengen 4° werden können, schwanken ziemlich stark in Abhängig-Ketonen. Dieses Oxydationsprodukt kann direkt keit von der Reaktivität und anderen Eigenschaften für die nachfolgende Umsetzung verwendet oder bis des im Einzelfall vorliegenden Systems. Man kann zu jedem gewünschten Grad konzentriert werden. allgemein Temperaturen im Bereich von etwa 20 bis Die Hydroperoxyde aus Zone 4 werden in Zone 5 200° C, vorzugsweise von 0 bis 150° C und insbesondere geleitet, worin die Hydroperoxyde mit einem zweiten 45 von 50 bis 120° C, anwenden. Die Umsetzung wird bei Reaktionsteilnehmer, z. B. Propylen, zur Erzeugung Druckbedingungen durchgeführt, die zur Aufrechteines wertvollen Coproduktes und zur Überführung erhaltung einer flüssigen Phase ausreichen. Zwar kann des Hydroperoxyds in den entsprechenden Alkohol, man unteratmosphärische Drücke anwenden, gewöhnd. h. in 2-Methyl-2-hydroxypentan und 3-Methyl- lieh sind jedoch Drücke im Bereich von etwa Atmo-3-hydroxypentan, katalytisch umgesetzt werden. 50 Sphärendruck bis etwa 70 atü am zweckmäßigsten.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemä- Zu erfindungsgemäß epoxydierbaren, olefinisch
ßen Verfahrens wird das Hydroperoxyd in Zone 5 in ungesättigten Stoffen gehören beispielsweise substitu-
einer Epoxydierungsreaktion mit einem Olefin um- ierte und unsubstituierte aliphatische und alicyclische
gesetzt, um das Olefin in eine Oxiranverbindung und olefinische Verbindungen, die Kohlenwasserstoffe,
das Hydroperoxyd in den Alkohol überzuführen. 55 Ester, Alkohole, Ketone und Äther od. dgl. sein kön-
Die Epoxydierung wird in Gegenwart von Epoxy- nen. Die bevorzugten Verbindungen sind solche mit
dierungskatalysatoren durchgeführt, die Verbindungen etwa 2 bis 30 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise mit
der folgenden Elemente sein können: Ti, V, Se, Cr, wenigstens 3 Kohlenstoffatomen. Beispielhafte Olefine
Zn, Zr, Nb, Ta, Te, U, Mo, W und Re. Die bevor- sind Äthylen, Propylen, n-Butylen, Isobutylen, Pen-
zugten Katalysatoren sind Verbindungen von Mo, Ti, 60 tene, Methylenpentene, n-Hexene, Octene, Dodecene,
V, W, Re, Se, Nb und Te. Cyclohexen, Methylcyclohexen, Butadien, Styrol, Me-
Die Menge von in Lösung befindlichem Metall, das thylstyrol, Vinyltoluol, Vinylcyclohexen und die
als Katalysator in der Epoxydierungsstufe verwendet Phenylcyclohexene.
wird, kann in weiten Grenzen schwanken, in der Regel Man kann auch Olefine mit Substituenten, die beiist es jedoch zweckmäßig, wenigstens 0,00001 Mol und 65 spielsweise Halogen, Sauerstoff oder Schwefel enthalvorzugsweise 0,002 bis 0,03 Mol pro Mol vorhandenen ten, verwenden. Solche substituierte olefinische Ver-Hydroperoxyde anzuwenden. Es scheint, daß Mengen bindungen, sind beispielsweise Allylalkohol, Methallylvon mehr als etwa 0,1 Mol gegenüber kleineren Men- alkohol, Cyclohexenol, Diallyläther, Methylmetha-
crylat;'' Methylbl'eat,'' .Methylvinylketon . und Allyl-; chloriid-,· Nach.dem erfindiingsgemäßeri Verfahren sind allgemein' alle olefinischen Stoffe, einschließlich olefinisch', ungesättigter Polymerer, epoxydierbar,'' die nach; bereits bekannten Verfahren epoxydiert werden." .Mit'b'esoricierem Vorteil werden die.niederen Olefine mit etwa 3. Oder 4 Kohlenstoffatomen in aliphätischer Kette: 'erfindungsgemaß' eppxydiert. Die'. gewöhnlich als a-Ölefine oder primäre Olefine bezeichnete .Klasse von Olefinen kaiin erfindungsgemäß in besonders wirksamer/ Weise: epoxydiert werden: Es ist bekannt, daß sich diese primären Olefine, z. B. Propylen,; Buten-1, Decen-1' oder Hexädecen-l, mit Ausnahme von Äthylen wesentlich schwerer epoxydieren lassen, als andere Arten von Olefinen. Solche andere Arten von Olefinen, die wesentlich leichter, epoxydiert werden, sind beispielsweise substituierte Olefine, Alkene mit innenständiger Ungesättigkeit und Cycloälkene.
Bei der Oxydierung des Substrats kann das Verhältnis von olefinischen! Substrat zu organischen Peroxyverbindungen in einem weiten Bereich schwanken. Im allgemeinen werden Molverhältnisse von olefinischen Gruppen im Substrat zu Hydroperoxyd im Bereich von 0,5 :1 bis 100:1, vorzugsweise von 1:1 bis 20:1 und insbesondere von 2:1 bis 10:1, angewandt. Es ist ferner "vorteilhaft, die Umsetzung mit möglichst hoher Hydroperoxydumwandlung, vorzugsweise von wenigstens 50% und insbesondere von wenigstens 50% und insbesondere von wenigstens 90%, in Verbindung mit guten Selektivitäten durchzuführen.
Bei der Epoxydierung können basische Stoffe verwendet werden. Solche basischen Stoffe sind Alkalioder Erdalkalimetallverbindungen. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen von Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Magnesium, Rubidium, Cäsium, Strontium und Barium. Es werden vorzugsweise solche Verbindungen verwendet, die in dem Reaktionsmedium löslich sind. Unlösliche Formen können jedoch verwendet werden und sind wirksam, wenn sie in dem Reaktionsmedium dispergiert werden. Geeignet sind Verbindungen mit organischen Säuren, z. B. Metallacetate, -naphthenate, -stearate, -octoate, und -butyrate, ferner anorganische Salze z. B. Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat und Trinatriumphosphat. Zu besonders bevorzugten Arten von Metallsalzen gehören beispielsweise Natriumnaphthenat, Kaliumstearat und Magnesiumcarbonat. Ferner kann man Hydroxyde und Oxyde von Alkali- und Erdalkalimetallen, z.B. NaOH, MgO, CaO, Ca(OH)2, KOH, und Alkoxyde, z. B. Natriumäthylat, Kaliumcumylat und Natriumphenolat, Amide, z. B. NaNH2, sowie quaternäre Ammoniumsalze verwenden. Allgemein ist jede Alkali- oder Erdalkaliverbindung geeignet, die in Wasser basisch reagiert.
Während der Epoxydierungsreaktion werden die basischen Stoffe in Mengen von 0,05 bis 10 Mol, vorzugsweise von 0,25 bis 3,0 Mol, und insbesondere von 0,50 bis 1,50 Mol pro Mol Epoxydierungskatalysator verwendet.
Nach einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Hydroperoxyd in der Reaktionszone 5 mit einem primären Amin unter Bildung sauerstoffhaltiger Aminprodukte, z. B. von Ketoximen, und Überführung des Hydroperoxyds in den Alkohol, umgesetzt. Bei dieser Umsetzung werden die nachstehend beschriebenen Bedingungen angewandt.
Die bei der Aminoxydation anwendbaren Temperatüren schwanken ziemlich stark in Abhängigkeit von der Reaktivität und: andereri Eigenschaften der Reaktionsfeilriehrner. Man kann allgemein Temperaturen1 im' Bereich von etwa —10 bis -J-.175 0C, 'zweckmäßig' von'25. bis 13O0C und vorzugsweise von 60 bis 11O0C,: anwenden. Die Umsetzung wird bei Dr'uckbedingungen durchgeführt, die zur Äufrechterhaltüng einer flüssigen Reäktionsphase ausreichen. Zwar 'katiti man unteratmosphärische Drücke anwenden, gewöhnlich sind jedoch" bei γ etwa 'Atmosphärendruck öder etwas därüberliegende Drücke am zweckmäßigsten. '·"';■'
■" Als Katalysatoren' werden ' Verbindungen' der folgenden Elemente ;verweridet:. Ti^ V, "Cr,- Se j Zr, Nb,-Mo, Te, Ta, W, Re ündU. Diese können als Persäüre-
bildner öder Hydroxylierühgskatalysatoren bezeichnet werden.' "'.," ■" ' ' ■■■■■■■■■■■■■■' ·■■■■·■■ .■·.:■.:·■ ;. ■ ·
Die Menge des als Katalysator für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete in Lösung befindlichen' Metalls kann in weiten Grenzen schwanken, in der
ao Regel ist es jedoch zweckmäßig, wenigstens 0,00001 Mol und vorzugsweise 0,001 bisO,l Mol pro Mol vorhandenen Hydroperoxyds anzuwenden. Es scheint, daß Mengen von mehr als etwa 0,1 Mol gegenüber kleineren Mengen keine Vorteile bieten. Während des Verfahrens bleiben die katalytisch wirksamen'Stoffe in der Reaktionsmischung gelöst und können nach Entfernung der Reaktionsprodukte aus dieser wieder in der Umsetzung verwendet werden. Das Molverhälthis von Hydroperoxyd zu Amin liegt im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 2.
Zu den geeigneten Molybdänverbindungen gehören beispielsweise die organischen Molybdänsalze, die Oxyde, wie z.B. Mo2O3, MoO2, Molybdänsäure, MoO3, die Molybdänchloride und -oxychloride, Molybdänfluorid, -phosphat oder -sulfide Man kann auch molybdänhaltige Heteropolysäuren sowie ihre Salze, z. B. Phosphormolybdänsäure und ihr Natrium- und Kaliumsalz, verwenden. Ebenfalls geeignet sind entsprechende oder analoge Verbindungen der anderen oben aufgeführten Metalle.
Es wurde gefunden, daß sich Titanverbindungen unerwartet und überraschend gut für diese Umsetzung eignen. Titanverbindungen haben sich bei der Umsetzung von organischen Hydroperoxyden mit Aminen als hervorragend wirksam erwiesen.
Man kann sowohl anorganische als auch organische Titanverbindungen verwenden, mit organischen Verbindungen werden jedoch wesentlich bessere Ergebnisse erzielt. Bevorzugte Titanverbindungen sind Ester oder Salze mit organischen Säuren und leiten sich vorzugsweise von aliphatischen oder aromatischen Alkoholen und organischen Säuren ab. Einzelne Beispiele sind Tetra-n-butyltitanat, Di-n-Butyl-di-(2,6-ditert.-butyl-p-cresyl)-titanat, n-Butyl-trioleoyltitanat, Tetra-o-cresyltitanat, Tetra-tert.-butyltitanat, Titannaphthenat, Titanstearat, Titänäthylhexoat und Titanacetat. Anorganische Verbindungen, z. B. Titantetrachlorid u. dgl., sind ebenfalls geeignet.
Bei leicht hydrolysierbaren Titanverbindungen ist es zweckmäßig, während der Umsetzung das Oxydationswasser aus der Reaktionszone zu entfernen, beispielsweise als Azeotrop mit Benzol u. dgl.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die katalytisch wirksamen Bestandteile in Form einer Verbindung oder Mischung angewandt werden, die zu Beginn in dem Reaktionsmedium löslich ist. Zwar hängt die Löslichkeit in gewissem Grad von dem im Einzelfall verwendeten
Reaktionsmedium ab, als geeignet lösliche Stoffe für die erfindungsgemäßen. Zwecke kommen jedoch beispielsweise kohlenwasserstofflösliche Organometallverbindungen mit einer Löslichkeit in Methanol bei Zimmertemperatur von wenigstens 0,1 g/l in Betracht. Beispielhafte lösliche Formen der katalytisch wirksamen Stoffe sind die Naphthenate, Stearate, Octoate und Carbonyle. Verschiedene Chelate, Anlagerungsverbindungen und Enolsalze, z. B. Acetoacetonate, sind ebenfalls geeignet. Einzelne und bevorzugte für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendete katalytisch wirksame Verbindungen dieser Art sind die Naphthenate und Carbonyle von Molybdän, Vanadin und Wolfram und insbesondere die verschiedenen Titanverbindungen.
Die Dauer der Oxydationsreaktion ändert sich in Abhängigkeit von der gewünschten Umwandlung. In Verbindung mit niedrigen Umwandlungsgraden und/ oder sehr aktiven Stoffen können sehr kurze Reaktionszeiten angewandt werden. Gewöhnlich wendet man Reaktionszeiten von etwa 1 Minute bis zu 6 Stunden und zweckmäßig von 5 Minuten bis 2 Stunden an.
Die verwendeten Amine sind primäre Amine, wobei die Aminogruppe an ein primäres oder sekundäres gesättigtes Kohlenstoffatom gebunden sein kann und kann 1 bis 20 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 4 bis 16 Kohlenstoffatome, enthalten. Beispiele dafür sind Benzylamin, Isopropylamin, n-Butylamin, Cyclohexylamin, Cyclooctylamin, Cyclodedecylamin und ähnliche arninosubstituierte gesättigte aliphatische Gruppen, die cyclisch oder acyclisch sein und cyclische Aryl- oder Alkylsubstituenten enthalten können.
Die Konzentration des Amins in der Reaktionsmischung kann im Bereich von 5 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 bis 15 Gewichtsprozent liegen.
Die Hydroperoxydkonzentration in der Oxydationsreaktionsmischung zu Beginn der Umsetzung beträgt gewöhnlich 1 % oder mehr, jedoch sind auch niedrigere Konzentrationen wirksam und können angewandt werden.
Zweckmäßigerweise wird die Umsetzung im wesentlichen in Abwesenheit von Wasser durchgeführt. Während der Umsetzung können verhältnismäßig geringe Mengen Wasser geduldet werden, vorzugsweise wird jedoch während des Hauptteils der Umsetzung Wasser ausgeschlossen. .
Das Verfahren läßt sich am zweckmäßigsten in Gegenwart eines Lösungsmittels durchführen. Tert.-Butanol ist ein bevorzugtes Lösungs- oder Verdünnungsmittel. Man kann jedoch auch andere Alkohole, z. B. tert.-Amylalkohol, Dimethylpropylcarbinol, Methyldiäthylcarbinol, Dimethylphenylcarbinol u. dgl. verwenden. Primäre oder sekundäre Alkohole, z. B. Methanol, Äthanol, n- oder i-Propanol, i- oder n- oder s-Butanol sowie analoge Pentanole oder Hexanole sind ebenfalls geeignet. Auch Äther, z. B. Diäthyläther, oder Ketone, z. B. Cyclohexanon, können verwendet werden. Geeignete Lösungsmittel sind ferner die niederen aromatischen Kohlenwasserstoffe sowie die niedrigsiedenden chlorierten Kohlenwasserstoffe, z. B. Chlortoluol.
Wenn das erzeugte Oxim als Ausgangsstoff für eine weitere Umsetzung dienen soll, kann man das rohe Oxim verwenden. Wenn das Oxim umgelagert werden soll, kann man es mit einer Säure, z. B. Schwefelsäure, vermischen und erwärmen, um in bekannter Weise beispielsweise Cyclohexanonoxim in Caprolactam überzuführen.
Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß man Cyclohexylhydroxylamin herstellen und dieses mit Luft zu dem Oxim weiteroxydieren kann. Die Herstellung dieses Produkts bietet den Vorteil, daß dabei nur 1 Mol Hydroperoxyd verbraucht wird, während zur Erzeugung des Oxims 2 Mol benötigt werden.
Nach einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Hydroperoxyd in der Reaktionszone 5 mit einem ungesättigten Aldehyd zur
ία Herstellung einer ungesättigten Säure oder eines ungesättigten Esters und zur Überführung des Hydroperoxyds in den Alkohol umgesetzt.
Die Umsetzung des Hydroperoxyds mit dem Acrolein oder Methacrolein kann in einem Lösungs- oder
is Verdünnungsmittel durchgeführt werden. Zur Herstellung der Säure wird tert.-Butylalkohol bevorzugt, während ein veresternder Alkohol verwendet wird, wenn man den Ester direkt herstellen will. Im allgemeinen wird im letzteren Fall ein primärer oder manchmal ein sekundärer Alkohol mit vorzugsweise 1 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet.
Zur Herstellung der Säure können auch andere Alkohole, z. B. tert.-Amylalkohol, Dimethylpropylcarbinol, Methyldiäthylcarbinol, Dimethylphenylcarbinol u. dgl. verwendet werden. Man kann auch primäre oder sekundäre Alkohole, z. B. Methanol, Äthanol, n- oder i-Propanol, i- oder n- oder s-Butanol und entsprechende Pentanole oder Hexanole verwenden. Ebenfalls zur Herstellung der Säure sind Äther, z. B.
Diäthyläther, Ketone, z. B. Aceton, oder Säuren, z. B. Essigsäure, sowie deren Ester, z. B. Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butylester geeignet. Ferner sind die niederen aromatischen Kohlenwasserstoffe sowie die niedrigsiedenden chlorierten Kohlenwasserstoffe, z. B.
Chlortoluol, brauchbar. Man kann auch andere gesättigte Kohlenwasserstoffe oder sogar ungesättigte Kohlenwasserstoffe, z. B. gereinigte Butylene, Hexylene, Propylentrimere und -tetramere oder Butylendimere oder -trimere verwenden, wobei ein entsprechender Druck angewandt wird, um das Lösungsmittel in flüssiger Phase zu halten. .
Für die Umsetzung von Hydroperoxyden und Methacrolein sind verschiedene Katalysatoren geeignet, für die Herstellung der Säure wird jedoch Chromsäure.
bevorzugt. Zu anderen Katalysatoren gehören beispielsweise Phosphormolybdänsäure, Wolframchromsäure, Selenchromsäure, Phosphorvanadinsäure u. dgl. Bei der direkten Herstellung des Methylesters aus dem Aldehyd wird die Umsetzung zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß man das Hydroperoxyd oder die Hydroperoxydmischung zusammen mit einem Redoxmittel zu einer Lösung des α,/3-äthylenisch ungesättigten Aldehyds in dem gewählten reaktionsfähigen Medium, z. B. Methanol od. dgl., zugibt.
Ferro- oder Ferriionen sind besonders geeignete Redöxmittel. und können durch Zugabe von Ferro- oder Ferrichlorid oder anderen löslichen Eisensalzen zu der Reaktionsmischung eingeführt werden. An Stelle von und zusammen mit den Ferro- oder Ferriionen können erfindungsgemäß jedoch beliebige der zahlreichen anderen bekannten Redöxmittel verwendet werden. Geeignete Redöxmittel dieser Art sind beispielsweise Ionen anderer Schwermetalle, die in verschiedenen Valenzzuständen vorliegen können, z. B.
Kobalt, Mangan, Kupfer, Titan, Chrom und Vanadin.
In manchen Fällen kann man Natriumbisulfit,
1-Ascorbinsäure, Natriumformaldehydsulfoxylat, die reduzierenden Zucker und ähnliche Mittel verwenden,
609513/484
um Ionen mit höherer Wertigkeit zu reduzieren. Das reduzierende Mittel oder die Mischung von reduzierenden Mitteln wird einer äquivalenten Menge oder in einem Überschuß von beispielsweise bis ,zu etwa 10% über die stöchiometrisch für die Reduktion des Hydroperoxyds erforderlichen Menge angewandt. Statt einer stöchiometrischen Menge Ferroionen kann man gegebenenfalls in dem Verfahren eine Spurenmenge eines mehrwertigen Metalls, vorzugsweise Ferro- oder Ferriionen, zusammen mit einem anderen der obenerwähnten reduzierenden Mittel in stöchiometrischer Menge, das dazu dient, die Ferriionen im Maße ihrer Bildung zu Ferroionen zu reduzieren, verwenden.
Bei dieser Art von Umsetzung stellen Ferroionen den bevorzugten Promotor dar und werden vorteilhaft in Mengen von etwa 0,25 bis etwa 1 Äquivalent pro Mol eingesetztes Hydroperoxyd angewandt. In jedem Fall kann eine Temperatur von etwa —20 bis etwa 1500C angewandt werden, im allgemeinen wird es jedoch bevorzugt, Temperaturen von etwa 0 bis etwa +200C anzuwenden, um Verluste an Aldehyd durch Verdampfen oder Nebenreaktionen auf ein Minimum zu beschränken. Die Reaktionszeit ist nicht entscheidend.
Man kann aber auch die Umsetzung in der Weise durchführen, daß man das Hydroperoxyd oder eine dieses Peroxyd enthaltende Mischung und ein Redoxmittel zu einer Lösung eines Aldehyds, z.B. eines α,/ϊ-äthylenisch ungesättigten Aldehyds in einem geeigneten reaktionsfähigem primären oder sekundären Alkanol, z. B. Methanol, Äthanol oder einem anderen nichttertiären Alkohol mit bis zu etwa 12 Kohlenstoffatomen im Molekül zugibt. Ferro- oder Ferriionen sind die bevorzugten Redoxmittel und können durch Zugabe von Ferro- oder Ferrichlorid oder anderen löslichen Eisensalzen oder Mischungen solcher Salze zu der Reaktionsmischung eingeführt werden. Chloride und Bromide sind die bevorzugten Salze. Zu anderen bekannten Redoxmitteln, die an Stelle von oder zusammen mit den Ferro- oder Ferriionen für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendet werden können, gehören beispielsweise die Ionen von Kobalt, Mangan, Zinn, Cer, Nickel, Blei, Titan, Chrom und Vanadin in Lösung oder Gemische daraus. Diese Metalle weisen die Atomzahlen 22 bis 28, 50 und 58 bis 82 auf.
Die Redoxmittel oder Gemische von Redoxmitteln können in bezug auf das Hydroperoxyd in stöchiometrischen Mengen oder im Überschuß, z. B. bis zu etwa der doppelten Menge verwendet werden, jedoch sind auch geringere als stöchiometrische Mengen wirksam und im allgemeinen bevorzugt. Gewöhnlich verwendet man wenigstens 0,05 Äquivalente Redoxmittel pro Äquivalent Hydroperoxyd. Ein zweckmäßiger Bereich liegt bei 0,1 bis 1 Äquivalente Redoxmittel pro Äquivalent Hydroperoxyd. Im Vergleich zu der Arbeitsweise mit Cupriionen kann wegen der geringeren Ionenmenge diese Ausführungsform als katalytische Arbeitsweise bezeichnet werden.
Die Redoxmittel können in einem beliebigen ihrer Valenzzustände angewandt werden. Beispielsweise werden sowohl mit Ferro- als auch mit Ferrichlorid gleich gute Ergebnisse erzielt. In manchen Fällen ist ein saures Milieu zweckmäßig, das durch Zugabe einer kleinen Menge von Schwefel- oder Salzsäure oder einer anderen starken Säure zu der Reaktionsmischung geschaffen werden kann. Man kann ein Redoxpaar,
z. B. Ferro-Ferri- oder Cobalto-Cobalti-Ionen oder ein gemischtes Paar, z. B. Cobalto-Ferri-Ionen oder Mangano-Stanni-Ionen anwenden.
Zwar sind Chloride und Bromide bevorzugt, jedoch sind auch andere Anionen bei der Durchführung dieser Arbeitsweise zur Herstellung von Estern verwendbar. Diese liefern ähnliche Ergebnisse, wie sie in den Beispielen angegeben sind. Bevorzugt werden entweder Eisenhalogenide oder Gemische daraus verwendet.
ίο Zur direkten Herstellung des Esters kann man den Aldehyd, das Hydroperoxyd, das Alkanol, z. B. Methanol od. dgl., und Chromsäure (oder Phosphormolybdänsäure, Wolframchromsäure, Selenchromsäure, Phosphorvanadinsäure od. dgl.) verwenden.
Die Konzentration des Aldehyds oder Acroleins in der Reaktionsmischung kann 1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsprozent, betragen. Die Reaktionstemperatur kann zwischen —50 und+150° C, vorzugsweise zwischen 0 und 1000C und insbesondere im Bereich von Zimmertemperatur oder etwas darunter bis zu etwa 6O0C liegen. Man kann Atmosphärendruck darunter- oder dariiberliegende Drücke und Reaktionszeiten im Bereich von 10 Minuten bis 6 Stunden und vorzugsweise von 0,5 bis 3 Stunden anwenden.
In vielen Fällen ist eine Reaktionszeit von 1 Stunde geeignet.
Das Molverhältnis von Hydroperoxyd zu Acrolein liegt im Bereich von 0,1 bis 2 und vorzugsweise von 0,5 bis 1,0.
Das Verfahren kann absatzweise, intermittierend oder kontinuierlich durchgeführt werden. Im letzteren Fall kann die Umsetzung in einer langgestreckten Reaktionszone, z. B. einem Rohr oder einem Turm oder einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Reaktoren durchgeführt werden, und die Einführung des Hydroperoxyds kann an im Abstand voneinander angeordneten Stellen entlang des Wegs der strömenden Lösung oder Mischung erfolgen.
Wenn man beabsichtigt, aus der Säure einen Methacrylsäureester herzustellen, kann man der Reaktionsmischung den entsprechenden Alkohol zusetzen. Die Reaktionsmischung, die den zugesetzten Alkohol, z. B. Menthanol, enthält, wird zur Durchführung der Veresterung und zur Entfernung des gebildeten Wassers erwärmt. Dann kann die Mischung durch Destillation in Fraktionen getrennt werden. Dabei verbleibt vorhandener Katalysator im Rückstand und kann zurückgewonnen unc in der Oxydationsstufe wieder verwendet werden.
Selbstverständlich sind weitere Ausführungsformen möglich. Die Reaktionsmischung aus der Reaktionszone 5 wird in die Trennzone 6 geleitet, in der sie durch geeignete Destillationsverfahren in ihre Bestandteile zerlegt wird. Das Coprodukt wird, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, über die Leitung 7 abgezogen.
Die Alkohole werden über die Leitung 8 entfernt und in die Crack- und Dehydratisierzone 9 eingeführt. Die Trennzone 6 ist zwar schematisch dargestellt, vorzugsweise enthält diese Zone jedoch eine Reihe von einzelnen Destillationskolonnen. In diesen Kolonnen wird der nicht umgesetzte Anteil der Ausgangsstoffe wiedergewonnen und kann in das Verfahren zurückgeführt werden (nicht dargestellt). Der Katalysatoi wird ebenfalls wieder gewonnen und kann wiedei zurückgeführt werden.
In der Crack- und Dehydratisierzone 9 werden du Alkohole in Isopren umgewandelt. Geeignete Tempe raturen für diese Dehydratisierung und Crackung lieger
allgemein im Bereich von 500 bis 7500C und vorzugsweise von 550 bis 7000C. Die Crackung und Dehydratisierung wird in der Dampfphase bei Drücken von Atmosphärendruck bis 3,5 atü und vorzugsweise von Atmosphärendruck bis 0,7 atü durchgeführt. Die Verweilzeiten in der Reaktionszone betragen allgemein 0,01 bis 5 Sekunden und vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Sekunden. In dieser Reaktionsstufe werden vorteilhafterweise verschiedene Promotoren, ζ. Β. Bromwasserstoff und andere Bromverbindungen, sowie Stoffe wie z. B. Schwefelwasserstoff oder Ammoniumsulfid verwendet. Gewöhnlich wird Wasserdampf als Verdünnungsmittel angewandt.
Das aus der Crack- und Dehydratisierzone 9 abgezogene Produkt wird in der Kolonne 10 destilliert, wobei die Isoprenproduktfraktion als Bodenfraktion von einem über Kopf abgehenden Abfallproduktstrom abgetrennt wird.
Wie für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, sind zahlreiche andere Ausführungsformen der Erfindung möglich. Wenn beispielsweise eine konzentrierte Fraktion eines der gewünschten Hexanvorläufer zu Verfügung steht, ist die Isomerisierungsstufe nicht erforderlich. Ferner können, je nachdem welche Verbindung als Coprodukt hergestellt wird, die Stufen für die Abtrennung des Produkts aus der aus der Reaktionszone abgezogenen Reaktionsmischung abgeändert werden. Außerdem ist zwar in der Zeichnung die Durchführung des Crackens und Dehydratisierens zu Isopren in einer einzigen Reaktionszone dargestellt, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Reaktionen im Rahmen der Erfindung getrennt in verschiedenen Reaktionszonen durchgeführt werden können. Während der anfänglichen Peroxydierung entstandene Ketone können von der Alkoholfraktion abgetrennt und zu sekundären Alkoholen hydriert werden, die ebenfalls Isoprenvorläufer darstellen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiele
Isomerisierung von n-Hexan
Eine technische n-Hexanfraktion wurde in der Dampfphase isomerisiert. 5% Nickel auf Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd wurde als Katalysator verwendet. Die Isomerisierung wurde bei einer Temperatur von 3700C und einem Druck von 25 Atmosphären mit einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 4:1 und einer auf Flüssigkeit bezogenen Raumgeschwindigkeit von 1 Vol/Vol/Std. durchgeführt. Das Isomerisat, das mit einer Selektivität von 95 % erhalten wurde, hatte folgende Zusammensetzung: 5% 2,2-Dimethylbutan, 5% 2,3-Dimethylbutan, 34% 2-Methylpentan, 24% 3-Methylpentan, 27% n-Hexan und 5 % andere Bestandteile. Das Isomerisat wurde bei Atmosphärendruck in einer 50bödigen Kolonne mit einem Rückflußverhältnis von 10:1 destilliert. Es wurde eine Fraktion gewonnen, die 57 % des Isomerisats ausmachte und 95 % 2- und 3-Methylpentan enthielt. Das Verhältnis von 2-Methylpentan zu 3-Methylpentan in der gewonnenen Fraktion betrug etwa 1,45:1.
Oxydation von Hexanen
Die gewonnene Hexanfraktion mit einem Gehalt an 2- und 3-Methylpentan von 95% wurde in einem Autoklav aus korrosionsbeständigem Stahl Nr. 316 oxydiert, der gründlich mit einer Natriumpyrophosphatlösung gereinigt und gewaschen worden war. Die Oxydation wurde bei einer Temperatur von 13O0C und einem Druck von 17,5 atü mit Luft als oxydierendem Gas vorgenommen. Di-tert.-butylperoxyd wurde in einer Menge von 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Bescbickungsmenge, als Initiator verwendet. Nach 6 Stunden betrug die Umwandlung 20 % und die Selektivität zu Hydroperoxyd 55%. Die Reaktionsmischung wurde zur Entfernung von nicht umgesetztem Hexan bei 200 mm Hg destilliert. Es blieb ein Konzentrat zurück, das 58 Gewichtsprozent Hydroperoxyd, berechnet als Hydroperoxyhexan, und daneben hauptsächlich 2-Methyl-2-hydroxypentan und 3-Methyl-3-hydroxypentan enthielt.
Epoxydierung
50 g dieses Hydroperoxydkonzentrates mit einem Gehalt von 0,246 Mol Hydroperoxyd in einem Druckgefäß wurden mit 84 g (2 Mol) Propylen und 0,5 g Molybdännaphthenat mit 5% Molybdängehalt versetzt. Die Mischung wurde 2 Stunden auf 1000C erwärmt. Nach beendeter Umsetzung wurde die Reaktionsmischung bei Atmosphärendruck in einer 5bödigen Kolonne bei einem Rückflußverhältnis von 5:1 fraktioniert destilliert. Propylen, Propylenoxyd und Methylpentanole wurden als getrennte Produktfraktionen wie nachstehend angegeben gewonnen.
30
Fraktion Kopftemperatur Menge Zusammen
setzung
0C g
1 46 bis -30 77,0 C3H6
2 30 bis 33 1,0
3 33 bis 36 10,2 Propylenoxyd
4 36 bis 118 0,8
5 118 bis 133 45,0 Methylpenta
nole und
Ketone
Die Ausbeute an Oxyd, bezogen auf Hydroperoxyd, betrug 72%, und die Hydroperoxydumwandlung war praktisch quantitativ.
Cracken
Die vorstehend erhaltene Methylpentanolfraktion (2-Methyl-2-hydroxypentan und 3-Methyl-3-hydroxypentan) wurde in einem Reaktionsrohr mit einem Bromwasserstoffkatalysator gleichzeitig dehydratisiert und gecrackt. Es wurden folgende Bedingungen angewandt. Die Temperatur betrug 675° C, die Verweilzeit 0,2 Sekunden, 4,3 Molprozent HBr, bezogen auf Alkohol als Promotor, und Wasserdampf in einer Menge von 1 Mol pro Mol Alkohol wurden zugesetzt. Die Ausbeute an Isopren, bezogen auf Methylpentanole, betrug 45 % und die Reaktionsselektivität 61 %, bezogen auf gewonnenes Ce-Olefin. Das aus dem Reaktor ausströmende Gut wurde rasch auf 30° C abgeschreckt und bei Atmosphärendruck in einer 30bödigen Kolonne mit einem Rückflußverhältnis von 10:1 destilliert. Die Isoprenfraktion wurde bei 33 bis 35°C und die Methylpentanfraktion bei 60 bis 7O0C aufgefangen.
Oxydation von primärem Amin
Eine Lösung von 19,8 g (0,2 Mol) Cyclohexylamin in 112 g Benzol, die 0,002 Mol Tetra-n-butyltitanat enthielt, wurde unter Verwendung eines Kopfkühlers und eines Wasserabscheiders unter Rückfluß erwärmt. Zu dieser Lösung wurden 20,4 g des oben erhaltenen Hydroperoxydkonzentrates in einer Zeit von 10 Minuten zugesetzt. Nach beendeter Zugabe wurde die erhaltene Mischung eine weitere Stunde auf die Rückfiußtemperatur von 80 bis 830C erwärmt. Durch gaschromatographische Analyse wurde festgestellt, daß die gebildete Reaktionsmischung 0,036 Mol Cyclohexanonoxim enthält, was einer Produktausbeute von 72%, bezogen auf Hydroperoxyd, entspricht. Die Hydroperoxydumwandlung betrug 100%. Diese Reaktionsmischung wurde zur Abtrennung der verschiedenen Produktfraktionen destilliert. Das Cyclohexanonoxim wurde gewonnen, die Mischung aus Methylpentanolen dagegen wurde, wie oben beschrieben, in Isopren übergeführt. Die Destillation wurde in einer lObödigen Kolonne bei einem Rückflußverhältnis von 5 :1 vorgenommen.
Frak Kopf Druck Menge Zusammensetzung
tion temperatur
0C g
1 79 bis 82 Atm. 95 Benzol
2 82 bis 118 Atm. 2 Zwischenfra ktion
3 118 bis 140 Atm. 32 Methylpentanole
+Cyclohexylamin
Der oximhaltige Rückstand wurde bei 5 mm Hg destilliert, dabei wurde das Oxim über Kopf aufgefangen und der Katalysator bleib zurück.
Das Cyclohexylamin wurde von den Alkoholen durch Extraktion mit verdünnter HCl und anschließende Neutralisation und Destillation abgetrennt.
Oxydation von Methacrolein
ίο Eine Lösung aus 7,5 g Methacrolein (0,107 Mol), 17,5 g des oben erhaltenen Hydroperoxydkonzentrats und 0,25 g Cr2O3 in 35 g wasserfreiem tert.-Butanol wurde 4 Stunden bei 45° C umgesetzt. Die Hydroperoxydumwandlung betrug 91%. Die Analyse der Reaktionsmischung ergab, daß 74 % des Methacroleins mit einer Selektivität zu Methacrylsäure von 52 % umgewandelt worden waren.
Die Reaktionsmischung wurde in einer 5bödigen Kolonne bei Atmosphärendruck destilliert. Bei 50 bis 53° C wurde Methacrolein (1,9 g) und bei 82 bis 83° C tert.-Butanol gewonnen. Der Rückstand wurde mit 100 ml 5 %iger Natriumbicarbonatlösung extrahiert. Die wäßrige Phase wurde mit Salzsäure angesäuert und mit Äther extrahiert. Beim Verdampfen
des Äthers blieben 4,2 g Rückstand zurück, die 3,5 g Methacrylsäure enthielten. Die organische Phase aus der Bicarbonatextraktion wurde in einer 5bödigen Kolonne bei Atmosphärendruck und einem Rückflußverhältnis von 3:1 destilliert. Bei 118 bis 140°C wurde eine Fraktion entnommen, die hauptsächlich aus Hexanolen (14,8 g) bestand. Die Mischung aus Methylpentanolen wurde in der oben beschriebenen Weise in Isopren übergeführt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentanspruch: Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Isopren und eines Epoxids oder eines Acrylats oder eines Oxims, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Einzelmaßnahmen:
1. Oxydation von 2- oder 3-Methylpentan zu 2-Methyl-2-hydroperoxypentan und/oder 3-Methyl-3-hydroperoxy pentan;
2. katalytische Umsetzung von 2-Methyl-2- oder 3-Methyl-3-hydroperoxypentan mit
DE19661568763 1965-05-25 1966-05-25 Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Isopren und eines Epoxyds oder eines Acrylate oder eines Oxims Expired DE1568763C3 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US45867665A 1965-05-25 1965-05-25
US45867665 1965-05-25
DEH0059514 1966-05-25
US631555A US3360585A (en) 1965-05-25 1967-04-17 Process for the co-production of isoprene and oxygenated compounds

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1568763A1 DE1568763A1 (de) 1970-03-26
DE1568763B2 true DE1568763B2 (de) 1976-03-25
DE1568763C3 DE1568763C3 (de) 1976-11-11

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
NL6606884A (de) 1966-11-28
BE680853A (de) 1966-11-14
US3360585A (en) 1967-12-26
LU51102A1 (de) 1968-02-12
JPS5136241B1 (de) 1976-10-07
DK133940C (de) 1977-01-24
GB1128095A (en) 1968-09-25
DE1568763A1 (de) 1970-03-26
CH466261A (fr) 1968-12-15
DK133940B (da) 1976-08-16
FR1480866A (de) 1967-08-09
SE347737B (de) 1972-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2400322A1 (de) Katalytische oxydation von alkanen und alkenen mit organischen hydroperoxiden
DE2616934B2 (de) Verfahren zur Epoxidierung von Olefinen
DE69207019T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Carbonylverbindungen
EP0322660A1 (de) Verfahren zur Gewinnung von 2-Methylbutanal
EP0042928B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Fettsäureestern
DE1568763C3 (de) Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Isopren und eines Epoxyds oder eines Acrylate oder eines Oxims
DE69926238T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Benzaldehyd durch katalytische Luftoxidation von Toluol in der Flüssigphase
DE1568763B2 (de) Verfahren zur gleichzeitigen herstellung von isopren und eines epoxyds oder eines acrylats oder eines oxims
DE2603269C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Cyclohexanon und methylsubstituiertem oder unsubstituiertem Phenol
DE3587341T2 (de) Epoxidation von Propylen.
DE1568764C3 (de) Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Isopren und eines Epoxyds oder eines Acrylate oder eines Oxims
DE1914572B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Dodecandisäure -1,12
DE1543001C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Epoxyden
EP3077357B1 (de) Verfahren zur herstellung von 2-methylbuttersäure mit einem vermindertem gehalt an 3-methylbuttersäure aus den bei der herstellung von pentansäuren anfallenden nebenströmen
DE2831595A1 (de) Verfahren zur herstellung von carbonylverbindungen
DE2344386A1 (de) Verfahren zur herstellung von hydrochinon
EP0000534B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Vinyloxiranen
DE2022617A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Diolefinen
DE2201456C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Aldehyden und Diolen
EP0436860A1 (de) Verfahren zur Herstellung von 2-(4-Chlorphenyl)-3-methyl-buttersäure
DE1568764B2 (de) Verfahren zur gleichzeitigen herstellung von isopren und eines epoxyds oder eines acrylats oder eines oxims
DE2428559C3 (de) Verfahren zur Epoxydation von olefinischen Verbindungen
DE102013020323B3 (de) Verfahren zur Herstellung von isomeren Hexansäuren aus den bei der Herstellung von Pentanalen anfallenden Nebenströmen
AT274760B (de) Verfahren zur Herstellung von Alkoholen
DE3340586A1 (de) Verfahren zur hydroxylierung von olefinen

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HALCON RESEARCH AND DEVELOPMENT CORP., 10016 NEW Y

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: SPOTT, G., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN