DE1593861C3 - Process for the preparation of phenyl esters from benzene - Google Patents
Process for the preparation of phenyl esters from benzeneInfo
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Description
Es ist bekannt, Essigsäurephenylester gemeinsam mit Diphenyl aus Benzol und Essigsäure in der flüssigen i« Phase in Gegenwart von Palladiumacetat in stöchiometrischer Reaktion herzustellen. Die Selektivität dieser Reaktion ist hinsichtlich Phenylacetat gering; Maßnahmen für einen kontinuierlichen Verlauf dieser Reaktion sind nicht angeführt.It is known to produce acetic acid phenyl esters together with diphenyl from benzene and acetic acid in the liquid i "phase in the presence of palladium acetate, in a stoichiometric reaction. The selectivity of this reaction is low with respect to phenyl acetate; Measures for a continuous course of this reaction are not given.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von Phenylestern aus Benzol, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Gemisch aus Benzol, gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und molekularem Sauerstoff in der .v> Gasphase in Gegenwart eines oder mehrerer Salze des Palladiums mit gesättigten aliphatischen oder cycloaliphatischen Carbonsäuren oder von Palladiumoxid oder -oxidhydrat als Katalysatoren und von Carbonaten oder Carboxylaten der Alkalimetalle und des Cadmiums als .i> Aktivatoren auf einem Träger umsetztThe invention now relates to a process for the preparation of phenyl esters from benzene, which thereby is characterized in that a mixture of benzene, saturated aliphatic carboxylic acids with 2 to 4 Carbon atoms and molecular oxygen in the .v> gas phase in the presence of one or more salts of the Palladium with saturated aliphatic or cycloaliphatic carboxylic acids or of palladium oxide or oxide hydrate as catalysts and of carbonates or carboxylates of alkali metals and cadmium as .i> Activators implemented on a carrier
Als Carbonsäuren können Essigsäure, Propionsäure. Buttersäure und Isobuttersäure eingesetzt werden; besonders geeignet ist Essigsäure. Die Säuren werden zweckmäßig in möglichst konzentrierter Form eingesetzt, beispielsweise Essigsäure als Eisessig. Geringe Wassergehalte der eingesetzten Säuren stören jedoch nicht. Auch können Gemische der Carbonsäuren mit den ihnen entsprechenden Anhydriden eingesetzt werden.Acetic acid and propionic acid can be used as carboxylic acids. Butyric acid and isobutyric acid are used; Acetic acid is particularly suitable. The acids are expediently used in as concentrated a form as possible, for example acetic acid as glacial acetic acid. However, the low water content of the acids used is a nuisance not. Mixtures of the carboxylic acids with the anhydrides corresponding to them can also be used will.
Der Sauerstoff kann in elementarer Form oder auch in Form von Luft zugeführt werden. Bei Kreislaufführung der Reaktionskomponenten wird am besten reiner oder fast reiner Sauerstoff eingesetztThe oxygen can be supplied in elemental form or in the form of air. With circulation of the reaction components, it is best to use pure or almost pure oxygen
Die Ausgangsstoffe können auch andere die Gewin- so nung beanspruchten Reaktionsprodukte nicht beeinträchtigende Stoffe enthalten, wie beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe, Edelgase, Kohlenoxide oder Wasser.The starting materials can also have other reaction products which do not impair the extraction Contain substances such as saturated hydrocarbons, noble gases, carbon oxides or Water.
Die Palladiumverbindungen können auch im Gemisch ss mit Palladiummetall eingesetzt werden. So können beispielsweise die eingesetzten Palladiumverbindungen während der Reaktion zum Teil in metallisches Palladium übergeführt werden.The palladium compounds can also be used in a mixture with palladium metal. So can For example, some of the palladium compounds used during the reaction are converted into metallic ones Palladium are transferred.
Als Verbindungen des Palladiums können unter <«> anderem eingesetzt werden: Palladiumoxid, Palladiumoxidhydrat, Palladiumacetat, -propionat, -isobutyrat, das Palladiumsalz der Cyclohexancarbonsäure. Besonders bevorzugt ist das Salz des Palladiums mit derjenigen Carbonsäure, die mit Benzol und Sauerstoff umgesetzt "~ werden soll.Compounds of palladium can be found under <«> Other uses are: palladium oxide, palladium oxide hydrate, palladium acetate, palladium propionate, palladium isobutyrate, the Palladium salt of cyclohexanecarboxylic acid. Particularly preferred is the salt of palladium with that Carboxylic acid that reacted with benzene and oxygen "~ shall be.
Die Palladiumverbindungen werden in Gegenwart einer Trägersubstanz eingesetzt, auf der sie zweckmäßig in möglichst feinverteilter Form aufgebracht worden sind. Als Trägermaterialien eignen sich beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Silikagel. Kohle, Zeolithe, Bimsstein, Tone, Feldspate, Molekularsiebe.The palladium compounds are used in the presence of a carrier substance on which they are expedient have been applied in as finely divided form as possible. Suitable carrier materials are for example aluminum oxide, aluminum silicate, silica gel. Coal, zeolites, pumice stone, clays, feldspars, Molecular sieves.
Das Aufbringen der Palladiumverbindungen auf den Träger erfolgt nach bekannten Methoden, beispielsweise durch Tränken der Trägersubstanz mit einer Lösung des Palladiumsalzes, z. B. mit Palladiumacetat in Eisessiglösung. Vorteilhaft wird das eingesetzte Lösungsmittel anschließend ganz oder teilweise durch Abdestillieren oder Verdampfen entfernt. Die Herstellung von Palladiumoxidhydrat beziehungsweise -oxid kann durch Verseifung von Palladiumchlorid, durch thermische Zersetzung Palladiumnitrat oder auch durch Oxidation von Palladium vorgenommen werden. Auch kann durch thermische Behandlung eines Katalysators, der z. B. Palladiumacetat enthält, ein Teil des Palladiumcarboxyjats in Palladium übergeführt werden, so daß auf dem Träger Palladium und Palladiumverbindungen nebeneinander vorliegen. Diese Zersetzung, beziehungsweise Reduktion kann auch während der Reaktion, d. h. in Gegenwart von Benzol, Carbonsäure und Sauerstoff, erfolgen.The palladium compounds are applied to the carrier by known methods, for example by soaking the carrier substance with a solution of the palladium salt, e.g. B. with palladium acetate in Glacial acetic acid solution. The solvent used is then advantageously completely or partially through Distilling off or evaporation removed. The production of palladium oxide hydrate or oxide can by saponification of palladium chloride, by thermal decomposition of palladium nitrate or by Oxidation of palladium can be made. Thermal treatment of a catalyst can also the z. B. Contains palladium acetate, part of the palladium carboxyjats be converted into palladium, so that palladium and palladium compounds on the carrier coexist. This decomposition or reduction can also occur during the reaction, d. H. in the presence of benzene, carboxylic acid and oxygen.
Die Konzentration der Palladiumverbindungen auf dem Träger kann in weiten Grenzen schwanken. In vielen Fällen sind schon geringe Konzentrationen dieser Verbindungen, z. B. 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des aus Träger und Katalysator bestehenden Systems, wirksam. Man erhält jedoch auch schon Phenylester bei Konzentrationen, die unterhalb 0,1 Gewichtsprozent, beispielsweise bis hinab zu 0,05 Gewichtsprozent oder bei noch geringeren Konzentrationen. Natürlich kann man auch bei Konzentrationen oberhalb 10 Gewichtsprozent mit Erfolg arbeiten.The concentration of the palladium compounds on the carrier can vary within wide limits. In in many cases, even low concentrations of these compounds, e.g. B. 0.1 to 10 percent by weight, based on the total weight of the carrier and catalyst system. However, you also get even phenyl esters at concentrations below 0.1 percent by weight, for example down to 0.05 Percent by weight or at even lower concentrations. Of course you can also use concentrations work successfully above 10 percent by weight.
Als Aktivatoren werden Carbonate oder Carboxylate der Alkalimetalle und des Cadmiums eingesetzt Aktivatoren in Form der Alkalisalze der jeweils eingesetzten Carbonsäure sind besonders geeignet Im Falle der Umsetzung mit Essigsäure verwendet man daher beispielsweise häufig ein Alkaliacetat Der Aktivator kann zusammen mit der Palladiumverbindung oder hinterher auf den Träger gebracht werden.Carbonates or carboxylates of alkali metals and cadmium are used as activators Activators in the form of the alkali metal salts of the particular carboxylic acid used are particularly suitable In the case of reaction with acetic acid, an alkali acetate is therefore often used, for example Activator can be applied to the carrier together with the palladium compound or afterwards.
Die Aktivatormengen auf dem Träger können in weiten Grenzen schwanken. Vorteilhaft betragen sie 0,1 bis 10 Gewichtsprozent.The amounts of activator on the carrier can vary within wide limits. They are advantageously 0.1 up to 10 percent by weight.
Die für die Durchführung der Reaktion geeigneten Temperaturen können innerhalb weiter Grenzen variieren, je nach Wahl der Carbonsäuren oder der sonstigen Versuchsbedingungen, wie Siedetemperatur der Carbonsäuren unter den angewandten Druckbedingungen, Zersetzungstemperaturen der gebildeten Ester, usw. Zweckmäßig verläuft die Reaktion bei Temperaturen zwischen 75° C und 3003C, vorzugsweise zwischen 100° und 250°C.The temperatures suitable for carrying out the reaction can vary within wide limits, depending on the choice of carboxylic acids or other experimental conditions, such as the boiling point of the carboxylic acids under the pressure conditions used, decomposition temperatures of the esters formed, etc. The reaction expediently takes place at temperatures between 75 ° C and 300 3 C, preferably between 100 and 250 ° C.
Die Drücke sind ebenfalls nicht kritisch. Die Reaktion läßt sich unter Normaldruck, Unterdruck oder Überdruck, durchführen. Bevorzugt sind häufig Drücke zwischen 1 und 25, insbesondere zwischen 1 und 10 atThe pressures are also not critical. The reaction can be carried out under normal pressure, underpressure or overpressure, execute. Pressures between 1 and 25, in particular between 1 and 10 at, are frequently preferred
Die Mischungsverhältnisse der einzelnen Reaktionsteilnehmer können innerhalb weiter Grenzen schwanken. Vorteilhaft werden sie, bevor sie mit dem Katalysator in Berührung kommen, vorverdampft In vielen Fällen wird mit einem Überschuß an Benzol und Sauerstoff gearbeitet Bei der technischen Durchführung des Verfahrens ist jedoch darauf zu achten, daß die Mischungsverhältnisse der Komponenten außerhalb der Explosionsgrenzen liegen. Die nicht umgesetztenThe mixing ratios of the individual reactants can vary within wide limits. Before they come into contact with the catalyst, they are advantageously pre-evaporated in In many cases, an excess of benzene and oxygen is used in the technical implementation In the process, however, care must be taken to ensure that the mixing ratios of the components are outside the range the explosion limits are. The ones not implemented
Reaktionskomponenten Benzol, Carbonsäure und Sauerstoff werden zweckmäßig im Kreislauf geführt.Reaction components benzene, carboxylic acid and oxygen are expediently circulated.
Die Aufarbeitung des Phenylesters kann nach bekannten Methoden erfolgen. Der Ester kann als solcher verwendet werden oder auch gegebenenfalls .-. durch Hydrolyse in Phenol und Carbonsäure übergeführt werden, die ihrerseits wieder im Kreislauf der Reaktionszone zugeführt werden kann, in der die Esterherstellung erfolgt.The phenyl ester can be worked up by known methods. The ester can be used as such are used or, if necessary, .-. be converted into phenol and carboxylic acid by hydrolysis, which in turn are recycled into the Can be fed to the reaction zone in which the ester is produced.
Andererseits kann der Ester auch durch thermische κ· Spaltung in Phenol übergeführt werden; so entstehen beispielsweise durch thermische Spaltung von Essigsäurephenylester Phenol und Keten.On the other hand, the ester can also be produced by thermal κ Cleavage can be converted into phenol; for example, phenyl acetate is produced by thermal cleavage Phenol and ketene.
Letzteres kann als solches Verwendung finden oder der Reaktionszone zur Herstellung von Phenylester is nach vorheriger Umsetzung zu Essigsäure oder Essigsäureanhydrid zugeführt werden.The latter can be used as such or in the reaction zone for the preparation of phenyl ester be fed after prior conversion to acetic acid or acetic anhydride.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, Phenylester aus technischen Ausgangsmaterialien in einem katalytischen Oxidationsverfahren bei relativ niedrigen Temperaturen herzustellen. Das Verfahren zeichnet sich durch größere Selektivität und Wirtschaftlichkeit ausThe inventive method allows phenyl esters from technical starting materials in one to produce catalytic oxidation processes at relatively low temperatures. The process draws are characterized by greater selectivity and economy
Ein vorverdampftes Gemisch aus je 0,1 Mol Benzol und Essigsäure wird zusammen mit 1 I Sauerstoff und 0,5 I Stickstoff pro Stunde bei 1700C und Normaldruck über 75 ml Kontakt geleitet, die sich in einem beheizbaren Glasreaktor von 20 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge befinden.A pre-evaporated mixture of 0.1 mol of benzene and acetic acid is passed together with 1 l of oxygen and 0.5 l of nitrogen per hour at 170 0 C and normal pressure over 75 ml of contact, which is in a heatable glass reactor of 20 mm internal diameter and 300 mm in length.
Der Kontakt enthält auf einem Kieselträger (Teilchendurchmesser 0,25 bis 0,5 mm) 3 Gewichtsprozent Palladium in Form eines Oxidhydrates. Zur Darstellung wurde der mit Paladiumchlorid imprägnierte Träger in verdünnte Natronlauge gerührt, sorgfältig gewaschen und 1 Stunde bei 1300C getrocknet. Anschließend wurden 1 Gewichtsprozent Kalium und 2 Gewichtsprozent Cadmium in Form ihrer Acetate auf den Oxidhydratkontakt gebracht.The contact contains 3 percent by weight of palladium in the form of an oxide hydrate on a silica support (particle diameter 0.25 to 0.5 mm). To illustrate, the carrier impregnated with palladium chloride was stirred in dilute sodium hydroxide solution, carefully washed and dried at 130 ° C. for 1 hour. Then 1 percent by weight of potassium and 2 percent by weight of cadmium in the form of their acetates were brought into contact with the oxide hydrate.
Aus dem Reaktionsprodukt lassen sich destillativ 0,4 g Essigsäurephenylester pro Stunde abtrennen, entsprechend einer fast 100%igen Selektivität, bezogen auf den Benzolumsatz. Unverändertes Ausgangsmaterial wird erneut der Reaktion im Kreislauf zugeführt.0.4 g can be obtained from the reaction product by distillation Separate phenyl acetate per hour, corresponding to an almost 100% selectivity, based on the Benzene conversion. Unchanged starting material is recycled to the reaction again.
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