DE1593416B2

DE1593416B2 - Verfahren zur herstellung von omegadodecanolacton und/oder omega-formyloxidodecansaeure

Info

Publication number: DE1593416B2
Application number: DE1966S0105430
Authority: DE
Inventors: Arsene St. Genis Laval; Weiss Francis Pierre-Benite; Rhone Isard (Frankreich)
Original assignee: Fa. Ugine Kuhlmann, Paris
Priority date: 1965-09-21
Filing date: 1966-08-19
Publication date: 1976-11-25
Also published as: FR1457593A; LU51989A1; BE687050A; NL6613196A; CH462797A; GB1137119A; ES330455A2; DE1593416A1

Description

C = O

i-s

zu ω-Dodecanolacton und/oder ω-Formyloxidodecansäure umsetzt, wobei man 0,2 bis 3 Mol Wasserstoffperoxid je Mol Cyclododecanon und .1 bis 10 Mol Ameisensäure je Mol Wasserstoffperoxid verwendet, und entweder die Ameisensäure zuerst mit dem Wasserstoffperoxid mischt und das erhaltene Gemisch dann bei einer Temperatur zwischen 0 und 4O⁰C mit Cyclododecanon umsetzt oder das Wasserstoffperoxid nach und nach in ein Gemisch aus Cyclododecanon einträgt und die Umsetzung zwischen 40 und 100° C durchführt.

Gegenstand des Hauptpatents 12 16 283.3 ist ein Verfahren zur Herstellung von ε-Caprolactonen und/oder 6-FormyIoxicapronsäuren durch Umsetzung von Cyclohexanonen der allgemeinen Formel
₂V- V^Ix₂ V^IV₂ V^tV₂ V^K₂

I 1—_c _—I

in der R Wasserstoffatome, Alkyl- oder Cycloalkylreste bedeutet, in Abwesenheit von Katalysatoren bei einer Temperatur zwischen 0 und 100⁰C mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von wenigstens 1 Mol Ameisensäure je MoI Wasserstoffperoxid, wobei man 0,1 bis 2, vorzugsweise 0,5 bis 1,25 Mol Wasserstoffperoxid je Mol Cyclohexanon verwendet.

Es wurde nun gefunden, daß sich dieses Verfahren auch unter Verwendung von Cyclododecanon als Ausgangsstoff durchführen läßt, wobei ω-DodecanoIacton der Formel

-C=O

(CH₂J₁₁

-O

und Formyloxidodecansäure der Formel
HCOO -(CHz)₁₁-COOH

erhalten werden.

Es ist bereits versucht worden, Dodecanolacton durch Oxydation von Cyclododecanon mittels einer Persäure nach der Reaktion von Baeyer-Villiger herzustellen. Hierbei wurden jedoch bisher nur mittelmäßige Ergebnisse erzielt. Bei Verwendung von Perbenzoesäure oder Peressigsäure dauert die Reaktion mehrere Tage, bei Verwendung von Caroscher Säure führt die Oxydation bevorzugt zur Decandicarbonsäure oder zu polymeren Produkten. Das beste Resultat wurde bisher mit einem großen Überschuß Peressigsäure in Gegenwart einer großen Menge konzentrierter Schwefelsäure erhalten, wobei die Ausbeute jedoch nicht über 50% der Theorie stieg (Ann. Chem. 1965,681, S. 28 - 30).

Das beanspruchte Verfahren war der BE-PS 6 46 938, die inhaltlich dem Hauptpatent 12 16 283 entspricht, nicht zu entnehmen. Denn dem Fachmann war bekannt, daß die Umsetzungen von Cycloalkanonen zu den entsprechenden Lactonen mit steigender Anzahl der Kettenglieder im Ring zunehmend schlechtere Ausbeuten ergeben und auch sehr lange Reaktionszeiten benötigen. Dagegen läuft die erfindungsgemäße Reaktion überraschend schnell ab und gibt hohe, der Oxydation von Cyclohexanon vergleichbare Ausbeuten. In der DT-PS 5 11 884 wird lediglich die Oxydation von Lactonen mit wenigstens 14 Ringatomen durch Persulfat als Oxydationsmittel beschrieben. Auch hierbei sind die Ausbeuten unbefriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von ω-Dodecanolacton und/oder ω-Formyloxidodecansäure, das einfach zu handhaben ist, rasch abläuft und hohe Ausbeuten ergibt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines ω-Lactons und/oder einer ω-Formyloxialkansäure nach Hauptpatent P 12 16 283.3, wobei man ein Cycloalkanon in Abwesenheit von Katalysatoren bei einer Temperatur zwischen 0 und 100°C mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von wenigstens 1 Mol Ameisensäure je MoI Wasserstoffperoxid umsetzt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Cyclododecanon der Formel

(CH₂J₁₁

C = O

40 zu ω-Dodecanolacton und/oder ω-FormyIoxidodecansäure umsetzt, wobei man 0,2 bis 3 Mol Wasserstoffperoxid je MoI Cyclododecanon und 1 bis 10 Mol Ameisensäure je Mol Wasserstoffperoxid verwendet, und entweder die Ameisensäure zuerst mit dem Wasserstoffperoxid mischt und das erhaltene Gemisch dann bei einer Temperatur zwischen 0 und 40⁰C mit Cyclododecanon umsetzt oder das Wasserstoffperoxid nach und nach in ein Gemisch aus Cyclododecanon einträgt und die Umsetzung zwischen 40 und 100° C durchführt.

Die Reaktion gemäß der zweiten Alternative, wonach Temperaturen zwischen 40 und 100⁰C angewendet werden, läuft rascher ab als die Reaktion zwischen 0 und 40⁰C. Hierbei ist es möglich, die Reaktion bei tiefer Temperatur zu beginnen und sie bei einer höheren Temperatur zu beenden.

Für die erfindungsgemäße Umsetzung können handelsübliche Reagenzien verwendet werden, d. h. Wasserstoffperoxid in Form einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von 30 bis 90 Gew.% Wasserstoffperoxid und 80- bis 90gew.-%ige Ameisensäure.

Zur Abtrennung der Ausgangsstoffe aus dem Reaktionsgemisch kann man zahlreiche Maßnahmen anwenden, beispielsweise fraktionierte Destillation des Gemisches, Extraktion mit Hilfe eines mit dem Reaktionsgemisch wenig mischbaren Lösungsmittels, wie eines aliphatischen oder aromatischen Kohlenwas-

serstoffes (Petroläther, Cyclohexan, Benzol) oder eines halogenierten Lösungsmittels, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff usw. In manchen Fällen können sich während der Reaktion eine gewisse Menge Decandicarbonsäure und/oder kristalline Peroxide des Cyclododecanons abscheiden, die vorteilhaft vor Durchführung der anderen Trennverfahren abfiltriert werden.

ω-Dodecanolacton und ω-Formyloxidodecansäure sind sehr wichtige industrielle Produkte, die u.a. zu ω-Dodecanolactam führen, welches ein Ausgangsprodukt für Nylon 12 darstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das folgende Beispiel verdeutlicht.

Beispiel

60,7 g einer 70gew.-%igen wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid (1,25 Mol H2O2) werden mit 276 g Ameisensäure gemischt und dieses Gemisch zwei Stunden lang bei 20⁰C stehengelassen. Dann gibt man 182 g Cyclododecanon (1 Mol) zu, erhitzt fortschreitend auf 65° C und hält den Ansatz zwei Stunden lang bei dieser Temperatur. Anschließend wird das Gemisch bei einer Temperatur von 70 bis 75⁰C gehalten und im Verlauf einer Stunde 50 g einer 70gew.-%igen Lösung Wasserstoffperoxid (1 Mol) zugefügt. Nach weiterem einstündigem Erhitzen enthält das Gemisch kein Wasserstoffperoxid mehr. Dann wird auf Raumtemperatur gekühlt, 19 g eines kristallinen Stoffes abgetrennt, der aus einem Gemisch von Decandicarbonsäure (F. P. 127 — 128°) und einem Peroxid des Cyclododecanons (F. P. 208-210°) besteht. Das Filtrat, das aus zwei flüssigen Schichten besteht, wird unter 100 mm Hg rektifiziert.

Nach der Entfernung des Wassers und der Ameisensäure werden 142 g Destillats erhalten, das aus 42 g nicht umgewandelten Cyclododecanons (0,23 Mol) und 100 g oj-Dodecanolacton (0,51 Mol) besteht. Die Analyse des Rückstands (32 g) zeigt, daß er sich hauptsächlich aus ω-Formaloxidodecansäure (29 g) (das sind 0,12 Mol) und aus etwas Decandicarbonsäure zusammensetzt.

Das Destillat wird mit Semicarbazidhydrochlorid behandelt um das Keton in Form des Semicarbazons zu entfernen. Dabei wird reines ω-Dodecanolacton mit folgenden physikalischen Daten erhalten:

Kp. = 90—96° (Lit.: Kp.₁₀-_u = 130°)
ni> = 1,4709 (Lit.: n% = 1,4702)

d? = 0,9764 (Lit.: df = 0,974;

df = 0,9730—0,9807)

Die Reaktion ist durch folgende Daten charakterisiert:

Umgesetztes Cyclododecanon : 0,77 Mol=77% der eingesetzten Menge.

Dodecanolacton : 0,51 Mol, das ist 66% der Theorie.

ω-Formaloxidodecansäure : 0,12 Mol, das sind 15,5% der Theorie.

Gesamtausbeute an Derivaten der ω-Hydroxidodecansäure : 81,5% der Theorie.

Decandicarbonsäure : 0,07 Mol, das sind 9% bezogen auf das umgesetzte Keton.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines ω-Lactons und/oder einer ω-FormyIoxiaIkansäure nach Patent/ Patentanmeldung P 12 16 283.3-42, wobei man ein Cycloalkanon in Abwesenheit von Katalysatoren bei einer Temperatur zwischen 0 und 100⁰C mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von wenigstens 1 Mol Ameisensäure je Mol Wasserstoffperoxid ι ο umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man Cyclododecanon der Formel