DE1668465A1 - Process for the preparation of alpha-alpha-dialkyl-ss-propiolactones - Google Patents
Process for the preparation of alpha-alpha-dialkyl-ss-propiolactonesInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07D315/00—Heterocyclic compounds containing rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom according to more than one of groups C07D303/00 - C07D313/00
Description
W.Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. DannenbergW.Schalk dipl.-ing. P. Wirth dipl.-ing. G. Dannenberg
DR-V.SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEI NHOLDDR-V.SCHMIED-KOWARZIK DR. P. WEI NHOLD
6 FRANKFURT AM MAIN CR. ESCHENHEIMER STR. 396 FRANKFURT AM MAIN CR. ESCHENHEIMER STR. 39
SK/SKSK / SK
MITSUBISHI Chemical Industries limited Ho. 2-4 Marunouchi, Ohiyoda-kuMITSUBISHI Chemical Industries limited Ho. 2-4 Marunouchi, Ohiyoda-ku
Verfahren zur Herstellung von ικ,αό-Dialkyl-ß-Process for the production of ικ, αό -dialkyl-ß-
propiolactonenpropiolactones
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von ^,o^-Dialkyl-ß-propiolactonen, indem man eine fvf,-X-Dialkylpropionsäure mit einem Halogen-, einem Hydroxy- oder einem Acyloxyrest auf dem ß-Kohlenstoffatom in Anwesenheit eines Katalysators einer katalytischen Reaktion unterwirft .The present invention relates to an advantageous process for the preparation of ^, o ^ -dialkyl-ß-propiolactones, by a fvf, -X-dialkylpropionic acid with a halogen, a Hydroxy or an acyloxy radical on the ß-carbon atom in Subjecting the presence of a catalyst to a catalytic reaction .
Bekanntlich werden 1X* f&- -disubstituierte ß-Propiolactone in Anwesenheit eines geeigneten Polymerisationskatalysators leicht zu einem Polymerisat polymerisiert» das als Rohmaterial für synthetische Fasern oder synthetische Harze geeignet ist. Bekannte Verfahren zur Herstellung von /<f, «'V-disubstituierten ß-Propiolactonen umfassen z.B. die in der US-Patentschrift 2 356 459 beschriebene Synthese, in welcher Dimethy!keton und Formaldehyd zur Bildung von Pivalolacton einer Additionsreaktion unterworfen werden, sowie das in der deutschen Patentschrift 1 167 809 beschriebene Verfahren, in welchem Monohalogenpivalinsäure mit einem molaren Äquivalent einer Metallbase in einem Lösungsmittel unter Bildung von Pivalolacton reagiert. Vom wirtschaftlichen It is known that 1 X * f & - -disubstituted β-propiolactones are easily polymerized in the presence of a suitable polymerization catalyst to form a polymer which is suitable as a raw material for synthetic fibers or synthetic resins. Known processes for the preparation of / <f, «'V-disubstituted β-propiolactones include, for example, the synthesis described in US Pat. No. 2,356,459, in which dimethyl ketone and formaldehyde are subjected to an addition reaction to form pivalolactone, as well as in German Patent No. 1,167,809 described method in which Monohalogenpivalinsäure reacted with a molar equivalent of a metal base in a solvent to form pivalolactone. From the economic
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Standpunkt war jedoch keines dieser bekannten Verfahren befriedigend, da das Pivalolacton neben seiner geringen Ausbeute in einer zu niedrigen Reinheit erhalten wurde, so dais bei der anschließenden Reinigung zur Erzielung der Polymerisation wesentliche Schwierigkeiten auftreten.From this point of view, however, none of these known methods was satisfactory, since the pivalolactone was obtained in a purity that was too low in addition to its low yield, so dais in the subsequent one Purification to achieve the polymerization significant difficulties arise.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von <x',«vi-Dialkyl-ß-propiolactonen ohne die oben genannten Wachteile.The aim of the present invention is therefore to create an improved process for the preparation of <x ', «vi-dialkyl-β-propiolactones without the above guard parts.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von -v:,f-^-Dialfcyl-ß-propiolactonen, in welchem eine *>C, oc-Dialkylpropionsäure mit einem Halogen-, einem Hydroxy- oder einem Acyloxyrest auf dem ß-Kohlenstoffatom in einem flüssigen Katalysatormedium (Reaktionsmedium; "catalyst liquor11)» das eine Metallverbindung mit katalytischer Aktivität enthält, einer katalytischen Reaktion unterworfen rvird.Another object of the present invention is to provide a process for the preparation of -v:, f - ^ - dialfcyl-β-propiolactones, in which a *> C, oc-dialkylpropionic acid with a halogen, a hydroxy or an acyloxy radical the ß-carbon atom in a liquid catalyst medium (reaction medium; 11 "catalyst liquor)" containing a metal compound having catalytic activity, a catalytic reaction subjected r vird.
Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von V, ^-Dialkyl-ß-propiolactonen mit höherer Ausbeute, das in einer sehr einfachen V/eise durchgeführt wird.The present invention further provides a method for continuous production of V, ^ -dialkyl-ß-propiolactones with higher yield, which is carried out in a very simple manner.
Die obigen Ziele werden erreicht durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Carbonsäure der allgemeinen Pormel:The above objects are achieved by a process which is characterized in that a carboxylic acid of the general Pormel:
(1) . XGH0-G-GOOH(1) . XGH 0 -G-GOOH
R2 R 2
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in welcher E1 und R2 für einen niedrigen Alleylrest stehen und X für ein Halogenatom, einen Hydroxy- oder einen Acyloxyrest 3teht, mit einem eine Metallverbindung enthaltenden Katalysatormedium einer katalytischen Reaktion unterwirft, wodurch eine Verbindungin which E 1 and R 2 represent a lower alleyl radical and X represents a halogen atom, a hydroxy or an acyloxy radical 3, is subjected to a catalytic reaction with a catalyst medium containing a metal compound, whereby a compound
der Formel:the formula:
(2) XH(2) XH
in welcher X die oben genannte Bedeutung hat, eliminiert undin which X has the meaning given above, eliminated and
ein ß-Lacton der folgenden Formel erhalten wird:a ß-lactone of the following formula is obtained:
(3) R2 - C - C = O(3) R 2 - C - C = O
CH2-OCH 2 -O
in welcher R1 und R2 die oben genannte Bedeutung haben.in which R 1 and R 2 have the meaning given above.
Diese Reaktion kann durch die folgende chemische Gleichung dargestellt werden:This reaction can be represented by the following chemical equation will:
R1 RjR 1 Rj
XCH9-C-COOH . r _c - C=O + XH *■ ι ιXCH 9 -C-COOH. r _ c - C = O + XH * ■ ι ι
R2 CH2-OR 2 CH 2 -O
Die als Ausgangsmaterial im erfindungsgemäßen Verfahren verwenThe use as starting material in the process according to the invention
eine
dete Carbonsäure ist/ß-substituierte oL ,eC-Dialkylpropionsäureone
The third carboxylic acid is / ß-substituted OL , eC-dialkylpropionic acid
der Formel:the formula:
?1?1
XCH0-C-COOHXCH 0 -C-COOH
in welcher R1 und R2 für einen niedrigen Alkylrest, vorzugsweise einen Methyl- oder Äthylrest, stehen, und X ein Halogenatom,in which R 1 and R 2 are a lower alkyl radical, preferably a methyl or ethyl radical, and X is a halogen atom,
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einen Hydroxy- oder einen niedrigen aliphatischen Acyloxyrest bedeutet, wobei als Halogenatom Chlor oder Brom und als Acyloxyrest der Formyloxy-, Acetoxy- oder Propionoyloxyrest bevorzugt werden.denotes a hydroxy or a lower aliphatic acyloxy radical, where the halogen atom is chlorine or bromine and the acyloxy radical the formyloxy, acetoxy or propionoyloxy radical is preferred will.
Solche ß-substituierten <& ,pC-Dialkylpropionsäuren sind u.a.: oC^-Dimethyl-ß-formyloxypropionsäure, ei, o(-Diäthyl-ß-f ormyloxypropionsäure, d-Methyl-^-äthyl-ß-acetoxypropionsäure, flU^-Dimethyl-ß-acetoxypropionsäure, ö(,0(-Dimethyl-ß-propionoyloxypropionsäure, <^,fl(-Diäthyl-ß-propionoyloxypropionsäure, d, ,cC-Dimethyl-ß -hydroxy propionsäure, (fi ,dt-Diäthyl-ß-hydroxypropionsäure, ol-Methyl-^-äthyl-ß-hydroxypropionsäure, (^,.?(-Dimethyl-ß-chlorpropionsäure, (^,^-Diäthyl-ß-chlorpropionsäure, ot-Methyl-it-äthyl-ß-chlorpropionsäure, e(,o(-Dimethyl-ß-brompropionsäure, o(,ö(,-I)iäthyl-ß-brompropionsäure und o(-Methyl-o(-äthyl-ß-brompropionsäure ·Such ß-substituted <& , pC-dialkylpropionic acids include: oC ^ -dimethyl-ß-formyloxypropionic acid, ei , o (-diethyl-ß-formmyloxypropionic acid, d-methyl - ^ - ethyl-ß-acetoxypropionic acid, flU ^ -dimethyl -ß-acetoxypropionic acid, ö (, 0 (-Dimethyl-ß-propionoyloxypropionic acid, <^, fl (-diethyl-ß-propionoyloxypropionic acid, d ,, cC-dimethyl-ß-hydroxy propionic acid, (fi , dt-diethyl-ß- hydroxypropionic acid, ol-methyl - ^ - ethyl-ß-hydroxypropionic acid, (^ ,.? (- dimethyl-ß-chloropropionic acid, (^, ^ - diethyl-ß-chloropropionic acid, ot-methyl-it-ethyl-ß-chloropropionic acid, e (, o (-Dimethyl-ß-bromopropionic acid, o (, ö (, - I) ethyl-ß-bromopropionic acid and o (-methyl-o (-ethyl-ß-bromopropionic acid)
(flusaige) Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete/Katalysatormedium dient zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und zur Verbesserung der Selektivität der Bildung des ß-Lactons. Ein solches Katalysatormedium enthält al3 KatalysatorkompoEnte eine Metallverbindung aus der Gruppe I bis VIII de3 Periodischen Systems.(liquid) The catalyst medium used in the process according to the invention serves to increase the reaction rate and to improve the selectivity of the formation of the ß-lactone. One such The catalyst medium contains a metal compound as a catalyst component from group I to VIII of the 3 Periodic Table.
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Solche Metalle sind u.a. Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Silber, Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Cadmium, Quecksilber, Bor, Aluminium, Thallium, Titan, Zirkonium, Thorium, Zinn, Blei, Vanadium, Antimon, Wismut, Chrom, Molybdän, Uran, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Palladium.Such metals include lithium, sodium, potassium, copper, silver, Magnesium, calcium, barium, zinc, cadmium, mercury, boron, aluminum, thallium, titanium, zirconium, thorium, tin, lead, Vanadium, antimony, bismuth, chromium, molybdenum, uranium, manganese, iron, cobalt, nickel and palladium.
Obgleich die Verbindung dieser Metalle bei Verwendung als Katalysator im erfindungsgemäßen Verfahren verschiedene Eigenschaften zeigt, muß die Katalysatorart unter Berücksichtigung der als·Ausgangsmaterial in der Reaktion verwendeten Säure und der Reaktionsbedingungen entsprechend ausgewählt werden. Bei Verwendung von e^^-Dialkyl-ß-acyloxypropionsäurenals Ausgangsmaterial ist die bevorzugte Verbindung z.B. eine solche von Aluminium, Lithium, Vanadium, Chrom, Titan, Mangan oder Bor, und zwar aufgrund der hohen Reaktionsgeschwindigkeit und ausgezeichneten Selektivität. Bei Verwendung vond ^(-Dialkyl-ß-hydroxypropionsäuren ist die wirksamste Verbindung z.B. eine solche von Bor, Lithium, Barium, Zirkonium, Zinn, Wismut, Mangan oder Kobalt, während bei Verwendung von o(,<i-Dialkyl·■ß-halogenpropionsäuren als Verbindung eine solche von Lithium, Zink, Zinn, Vanadium, Wismut, Mangan, Eisen oder Nickel aufgrund der guten katalytischen Wirksamkeit und Selektivität bevorzugt wird. Obgleich es zweckmäßig ist, diese Metallelemente in Form der homogenen Lösung eines Lösungsmittels oder einer Ausgangssäure selbst zu verwenden, können sie auch in Form einer Suspension verwendet werden, in welcher sie teilweise ungelöst bleiben. Zur Bildung einer homogenen, flüssigen Phase zur Durchführung der Reaktion ist die Verwendung derAlthough the compound of these metals shows different properties when used as a catalyst in the process of the present invention, the type of catalyst must be appropriately selected in consideration of the acid used as the starting material in the reaction and the reaction conditions. When using e ^^ - dialkyl-ß-acyloxypropionic acids as the starting material, the preferred compound is, for example, that of aluminum, lithium, vanadium, chromium, titanium, manganese or boron, due to the high reaction rate and excellent selectivity. When using d ^ (- dialkyl-ß-hydroxypropionic acids, the most effective compound is, for example, one of boron, lithium, barium, zirconium, tin, bismuth, manganese or cobalt, while when using o (, <i-dialkyl · ■ ß -halopropionic acids as a compound of lithium, zinc, tin, vanadium, bismuth, manganese, iron or nickel is preferred due to the good catalytic effectiveness and selectivity. Although it is expedient to use these metal elements in the form of a homogeneous solution of a solvent or a starting acid itself To use, they can also be used in the form of a suspension, in which they remain partially undissolved.To form a homogeneous, liquid phase for carrying out the reaction, the use of
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folgenden Metallverbindungen zweckmäßig:the following metal compounds are appropriate:
Organische Säuresalze der Metallelemente, wie 2.B. das Acetat, und basische Salze derselben, anorganische Säuresalze, wie z.B. das Hydjocyd, Carbonat, Nitrat, Oxyde, Hydrate des Oxyds und Koordinationsverbindungen, wie Acetylacetonat. Das Acetat ergibt z.B. Schwierigkeiten beim Lösen in organischen Lösungsmitteln mit einem hohen Siedepunkt, wird jedoch unter besonderen, im folgenden beschriebenen Reaktionsbedingungen löslich.Organic acid salts of the metal elements, such as 2.B. the acetate, and basic salts thereof, inorganic acid salts such as the hydocide, carbonate, nitrate, oxides, hydrates of the oxide and Coordination compounds such as acetylacetonate. For example, the acetate gives difficulty in dissolving in organic solvents having a high boiling point, but is under special reaction conditions described below soluble.
Obgleich die im Katalysatormedium enthaltene zweckmäßige Katalysatormenge in Abhängigkeit von der Wirksamkeit des besonderen, zu verwendenden Katalysators variiert, kann diese Menge bestimmt werden im Hinblick auf die Tatsache, daß die Reaktionsgeschwindigkeit proportional ist zur Katalysatormenge und der Löslichkeit des Katalysators unter den besonderen Reaktionsbedingungen. Die verwendete Katalysatormenge liegt gewöhnlich zwischen 0,01-1 Mol/l, vorzugsweise zwischen 0,05-0,6 Mol/l. Geringere Katalysatormengen ergeben eine verminderte Raum/Zeit-Ausbeute an ß-Lacton, während größere Katalysatormenge eine Ausfällung des Katalysators und heftige Schaumbildung bewirken, was wiederum ernstliche Schwierigkeiten für die Reaktion mit sich bringt.Although the appropriate amount of catalyst contained in the catalyst medium varies depending on the effectiveness of the particular catalyst to be used, this amount can be determined in view of the fact that the reaction rate is proportional to the amount of catalyst and the solubility of the catalyst under the particular reaction conditions. The amount of catalyst used is usually between 0.01-1 Mol / l, preferably between 0.05-0.6 mol / l. Lower amounts of catalyst result in a reduced space / time yield ß-lactone, while larger amounts of catalyst cause precipitation of the Catalyst and violent foaming, which in turn creates serious difficulties for the reaction.
Das zur Herstellung des oben genannten Katalysatormediums bevorzugte Lösungsmittel hat einen hohen Siedepunkt, wobei jedoch auch, wie oben erwähnt, die Ausgangssäuren zu diesem Zweck verwendet werden können. Das durch die Reaktion gebildete ß-LaotonThe preferred one for making the above catalyst medium Solvent has a high boiling point, but, as mentioned above, the starting acids are also used for this purpose can be. The ß-Laoton formed by the reaction
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ist gegenüber dem Katalysator empfindlich, so daß eine längere Berührung des ß-Lactons mit dem Katalysatormedium leicht zu Begleitreaktionen, wie der Zersetzung und Polymerisation des gebildeten ß-Lactons und damit verbundener Verringerung der Reakticnsausbeute führt. Daher muß das ß-Lacton unmittelbar nach seiner Bildung aus dem Reaktionssystem entfernt werden. Zu diesem Zweck wird das Reaktionssystem gewöhnlich unter Siedebedingungen gehalten, um im Katalysatormedium die geringste Konzentration an gebildetem ß-Lacton aufrechtzuerhalten. Dazu muß das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Lösungsmittel zweckmäßig ein Katalysatorsystem mit flüssiger Phase bilden können, was erfindungsgemäß wesentlich ist, während man das Reaktionssystem im siedenden Zustand hält, um dadurch die Konzentration des gebildeten ß-Lactons im Katalysatormedium zu verringern.is sensitive to the catalyst, so that prolonged contact of the ß-lactone with the catalyst medium is easy Accompanying reactions, such as the decomposition and polymerization of the β-lactone formed and the associated reduction in the reaction yield leads. Therefore, the β-lactone must be removed from the reaction system immediately after it is formed. To this Purpose, the reaction system is usually kept under boiling conditions in order to have the lowest concentration in the catalyst medium to maintain formed ß-lactone. For this purpose, the solvent used in the process according to the invention must expediently be a Can form catalyst system with liquid phase, which is essential according to the invention, while the reaction system in the keeps boiling state, thereby reducing the concentration of the formed to reduce ß-lactones in the catalyst medium.
Um diesen Forderungen zu entsprechen, muß das Lösungsmittel einen wesentlich niedrigeren Dampfdruck haben als das gebildete ß-Lacton; es muü weiterhin den Katalysator gut und leicht lösen, keine ungünstige Wirkung auf die Reaktion zeigen und wärmebeständig sein.To meet these requirements, the solvent must have a significantly lower vapor pressure than that formed β-lactone; it must continue to dissolve the catalyst well and easily, do not have an adverse effect on the reaction and be heat-resistant.
Solche Lösungsmittel sind z.B. Ester von Benzolcarbonsäuren, wie Dibutylphthalat und Dioctylphthalat, aromatische Phosphate, wie Trikresylphosphat, aromatische Halogenverbindungen, wie chloriertes Diphenyl und aromatische Äther.Such solvents are, for example, esters of benzene carboxylic acids such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate, aromatic phosphates, such as tricresyl phosphate, aromatic halogen compounds such as chlorinated diphenyl and aromatic ethers.
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Ungeachtet der Durchführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es immer zweckmäßig, die Reaktionsprodukte sofort aus dem Reaktionssystem zu entfernen, damit Nebenreaktionen des gebildeten ß-Iacton vermieden werden. Es wird angenommen,Regardless of how the method according to the invention is carried out it is always advisable to remove the reaction products from the reaction system immediately to prevent side reactions of the ß-lactone formed can be avoided. It is believed,
das
daß/ß-Lacton zuerst in der H^uptreaktion aus der Ausgangssäurethe
that / ß-lactone first in the main reaction from the starting acid
gebildet und dann in der anschließenden Reaktion zu einem verzweigten Olefin und gasförmigem Kohlendioxyd abgebaut wird; diese zweite Reaktion kann vermieden werden, indem man das ß-Lacton unmittelbar nach seiner Bildung aus dem Reaktionssystem entfernt. ^ Dazu sollte der Druck im Reaktionssystem verringert oder ein inertes Gas eingeführt werden, wobei die Katalysatorart und die anzuwendenden Reaktionsbedingungen in Betracht gezogen werden müssen. In einer AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung wird ein ein lösungsmittel mit hohem Siedepunkt und einen Katalysator enthaltendes Reaktionsgefäß auf einer geeigneten Temperatur gehalten, wobei das Reaktionssystem unter einem entsprechend verminderten Druck gehalten wird; eine Ausgangssäure wird mit entsprechender Geschwindigkeit in das Reaktion3gefäß einf-ührt, und gleichzeitig werden das durch die Reaktion gebildete ß-Lacton und die entsprechend der Ausgangssäure gebildeten Nebenprodukte, wie Essigsäure, Wasser oder Halogenwasserstoff, aus dem Reaktinssystem entfernt und durch übliche Mittel, z.B. Kühlen, Kondensation oder Absorption, gesammelt. Anschließend wird das gesammelte Reaktionsdestillat zum reinen ß-Lacton gereinigt.formed and then branched into a subsequent reaction Olefin and gaseous carbon dioxide is broken down; this second reaction can be avoided by removing the ß-lactone removed from the reaction system immediately after its formation. ^ To do this, the pressure in the reaction system should be reduced or a inert gas are introduced, the type of catalyst and the applicable reaction conditions must be taken into account. In one embodiment of the present invention a reaction vessel containing a high boiling point solvent and a catalyst at a suitable temperature kept the reaction system under a correspondingly decreased Pressure is held; a starting acid is introduced into the reaction vessel at the appropriate rate, and at the same time the ß-lactone formed by the reaction and the by-products formed according to the starting acid, such as acetic acid, water or hydrogen halide, from the reactin system removed and collected by conventional means such as cooling, condensation or absorption. Then the collected Purified reaction distillate to pure ß-lactone.
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Das aus dem Katalysatormedium während der Reaktion erhaltene Destillat besteht hauptsählich aus ß-Iacton, den der verwendeten Ausgangssäure entsprechenden Nebenprodukten, der Ausgangssäure selbst, dem lösungsmittel und Gasen. Zweckmäßig werden Ausgangssäure und Lösungsmittel mittels eines Dephlegmators oder einer Destillationskolonne zwecks Rückführung zum Katalysatormedium aus den Reaktionsprodukten abgetrennt. Die Einführung eines inerten Gases in das Medium durch den Reaktorboden bewirkt ein besseres Rühren des Katalysatormediums und eine leichtere Destillation des gebildeten ß-Lactons. Die in das Reaktionssystem eingeführte Gasmenge sollte jedoch so begrenzt werden, daß im System ein verminderter Druck aufrechterhalten bleibt.That obtained from the catalyst medium during the reaction Distillate consists mainly of ß-lactone, the by-products corresponding to the starting acid used, the starting acid itself, the solvent and gases. Starting acid and solvent are expedient by means of a dephlegmator or separated from the reaction products in a distillation column for recycling to the catalyst medium. The introduction an inert gas into the medium through the reactor bottom causes better agitation of the catalyst medium and an easier one Distillation of the ß-lactone formed. However, the amount of gas introduced into the reaction system should be limited so that a reduced pressure is maintained in the system.
Im Katalysatormedium wird vorzugsweise eine hohe Konzentration der Ausgangssäure aufrechterhalten. Gewöhnlich wird die Ausgangssäure mit solcher Geschwindigkeit in das Katalysatormedium eingeleitet, daß die Säurebeschickung durch den Säureverbrauch, einschließlich desjenigen für das nicht umgesetzte Destillat, ausgeglichen wird. Die Ausgangssäure wird mittels einer oder mehrerer Düsen am Reaktorboden in das Reaktionsgefäß eingeführt, in Tropfen auf die obere Oberfläche des Katalysatoriüediums gegossen oder gleichzeitig mit dem inerten Gas in das Katalysatormedium eingeführt. Oft wird die Reaktionsseleitivität erhöht, wenn man die Ausgangssäure durch den Reaktorboden in das Katalysatormedium einleitet.A high concentration of the starting acid is preferably maintained in the catalyst medium. Usually the starting acid is introduced into the catalyst medium at such a rate that the acid feed is caused by the acid consumption, including that for the unreacted distillate, is compensated. The starting acid is by means of an or several nozzles at the bottom of the reactor introduced into the reaction vessel, poured into drops onto the upper surface of the catalyst medium or introduced into the catalyst medium simultaneously with the inert gas. Often the responsiveness is increased, when the starting acid is introduced into the catalyst medium through the reactor bottom.
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Die im erfindungsgemäßen Verfahren angewendete Reaktionstempe-The reaction temperature used in the process according to the invention
ratur wird bestimmt durch die Art der Ausgangssäure, den Katalysator,
das Lösungsmittel für die Reaktion und den in der Keaktions·
zone beabsichtigten Reaktionsdruck. Gewöhnlich liegt die Reaktions·
temperatur zwischen 100-35O0C, vorzugsweise zwischen 150-30O0C.
Temperaturen unter 10O0C. ergeben eine zu langsame Reaktionsgeschwindigkeit,
während die Temperaturerhöhung über 3000C. oder 35O0C.
/einen verstärkten Abbau, Zerstörung des Lösungsmittels und ver-The temperature is determined by the type of starting acid, the catalyst, the solvent for the reaction and the intended reaction pressure in the reaction zone. Usually, the reaction temperature is between · 100-35O 0 C, preferably between 150-30O 0 C. temperatures below 10O 0 C. result in a too slow reaction rate, while the increase in temperature above 300 0 C. and 35O 0 C.
/ increased degradation, destruction of the solvent and
minderte Lebensdauer des Katalysators bewirkt.causes reduced service life of the catalytic converter.
Wie oben erwähnt, wird die Reaktionszone zur schnelleren Entfernung des gebildeten ß-Lactons unter vermindertem Druck gehalten. Erfolgt die reaktion in einem Lösungsmittel/Ausgangssäure-System in siedendem Zustand unter vermindertem Druck, wird in vorteilhafter Weise eine sehr niedrige Konzentration des ß-^actons im Katalysatormedium erhalten. Die Reaktionstemperatur und die Art des verwendeten Lösungsmittels können den anzuwendenden, vermindertem Druck bestimmen, der gewöhnlich zwischen etwa 0,1 bis 500 mm Hg, vorzugsweise zwischen etwa 10-200 mm Hg, liegt. Die Anwendung eines Druckes unter 0,1 mm Hg liefert nicht nur eine niedrigere Ausbeute, sondern stört das Sammeln der Reaktionsprodukte, wie ß-Lacton und Essigsäure. BeL einem extrem verminderten Druck, der die Verwendung eines Lösungsmittels mit niedrigerem Siedepunkt ermöglicht,, wild das Dampfdruckdifferential zwischen Lösungsmittel und gebildetem i-Lacton vermindert, so daß sich die ß-Lactonkonzentration im Katalysatormedium erhöht und 8omit die Ausbeute vermindert wird.As mentioned above, the reaction zone becomes for faster removal of the ß-lactone formed kept under reduced pressure. If the reaction takes place in a solvent / starting acid system in the boiling state under reduced pressure, a very low concentration of the ß- ^ actons is advantageous obtained in the catalyst medium. The reaction temperature and the type of solvent used can determine the determine reduced pressure, which is usually between about 0.1 to 500 mm Hg, preferably between about 10-200 mm Hg. The application of a pressure below 0.1 mm Hg not only gives a lower yield but also interferes with the collection of the reaction products, like ß-lactone and acetic acid. BeL an extremely reduced pressure, requiring the use of a solvent with a lower boiling point enables, wildly, the vapor pressure differential between solvent and i-lactone formed is reduced, so that the ß-lactone concentration in the catalyst medium increased and thus the yield is reduced.
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Es wird bemerkt, daia die Durchführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf die oben genannte Weise unter Anwendung eines absatzweisen Reaktionsgefäßes beschränkt ist; es können verschiedenartige Reaktionsgefäße einschließlich eines Dünnschichtreaktors, verwendet werden. D.h. das erfindungsgemäße Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.It is noted that the manner in which the invention is carried out is carried out The method is not limited to the above-mentioned manner using a batch reaction vessel; it can various reaction vessels including a thin film reactor can be used. That is, the inventive Process can be carried out batchwise or continuously.
Wie erwähnt, schafft die vorliegende Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung vonoi , dt-Dialkyl-ß-propionlacbonen bei höher Selektivität und mit hohen Ausbeuten. Die entsprechende Wahl'des Lösungsmittels und der Reaktionsbedingungen macht es erfindungsgemäß möglich, das Verfahren bezüglich der Bildung xiea fl£,ct-Dialkyl-ß-propionlactoiBund der Rückgewinnung der durch die Reaktion aus der Ausgangssäure gebildeten Nebenprodukte praktisch quantitativ durchzuführen. Dies war bei keinem der bekannten Verfahren der Fall.As mentioned, the present invention provides an advantageous process for the production of ol, dt-dialkyl-ß-propionlacbons at higher Selectivity and with high yields. The appropriate choice of the solvent and the reaction conditions make it possible according to the invention, the process with respect to the formation xiea fl £, ct-dialkyl-ß-propionlactoiBund the recovery of the through by-products formed by the reaction from the starting acid practically to be carried out quantitatively. This was not the case with any of the known procedures the case.
Neben der hohen Ausbeute ano( ,o(-Dialkyl-ß-propiolacton ergibt das erfindung3gemäße Verfahren eine wesentlich verbesserte Raum/Zeit-Ausbeute, was vom wirtschaftlich industriellen Standpunkt entscheidend ist. So ist z.B. die Herstellung von Pivalolacton mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,2 kg pro 1 KatalysatormeäLum pro std möglich, wenn man ^,oi-Dimethyl-ß-acetoxypropionsäure unter entsprechenden Bedingungen als Ai^gangssäure verwendet. Weiterhin gehören die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren zu den Katalysatoren mit flüssiger Phase, deren Wirksamkeit nicht so leicht zerstört wird; falls Jedoch eineIn addition to the high yield of ano (, o (-dialkyl-ß-propiolactone gives the process according to the invention has a significantly improved space / time yield, which is from the economic, industrial point of view is crucial. For example, the production of pivalolactone is done at a rate of about 0.2 kg per liter of catalyst possible per hour if one ^, oi-dimethyl-ß-acetoxypropionic acid used as a starting acid under appropriate conditions. Also included are those used according to the invention Catalysts to the liquid phase catalysts, the effectiveness of which is not easily destroyed; However, if a
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Verminderung der Katalysatorwirksamkeit eintritt, kann ein Teil des Katalysatormediums während der Eeaktion kontinuierlich durch firsches Katalysatormedium ersetzt werden. Durch Verwendung dieses Katalysatormediums wird weiterhin erfindungsgemäß die Reaktionswärme leicht zugeführt. Beim kontinuierlichen Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden weiterhin hauptsächlich ß-Lacton und Nebenprodukte aus dem Reaktionssystem entfernt; daher erfolgen zwischen diesen Verbindungen und dem Katalysator keine Nebenreaktionen unter Beeinträchtigung der Katalysatorwirksamkeit; und auch die Reinigung des Reaktionsdestillates erfolgt leicht.If the catalyst efficiency decreases, part of the catalyst medium can pass through continuously during the reaction fresh catalyst medium must be replaced. By using this catalyst medium, according to the invention, the Heat of reaction easily supplied. When performing continuously of the method according to the invention will continue to be mainly ß-lactone and by-products are removed from the reaction system; therefore occur between these compounds and the catalyst no side reactions impairing the efficiency of the catalyst; and the purification of the reaction distillate is also easy.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the present invention, without restricting them.
Ein 2-1-Vierhalskolben wurde mit einem Dephlegmator, Thermometer, Kapillarrohr zur Einführung des Gases und Tropftrichter zur Einführung der Ausgangssäure versehen. Der Dephlegmator bestand aus einer zylindrischen Destillationskolonne, die ein mit einem Rückflußkühler versehenes mittleres Rohr enthielt. Das in dieses mittlere Rohr eingefüllte Toluol wurde mittels der durch die Kolonne ansteigenden warmen Dämpfe zum Rückfluß erhitzt, so daß eine Substanz mit höherem Siedepunkt als Toluol zum Kolben zurücki lößo . . .. Der Tropf trichter mit äußerlichen Heizmitteln war so angebracht, das sein Ende bis zum Kolbenboden reichte. Die am Kopf des Dephlegmator austretenden Dämpfe wurden durch den Kühler kondensiert und von einem Aufnahmebehälter in dem unter Vakuum gehaltenen System aufgenommen.A 2-1 four-necked flask was fitted with a dephlegmator, thermometer, capillary tube for introducing the gas and dropping funnel for introducing the starting acid. The dephlegmator consisted of a cylindrical distillation column which contained a central tube fitted with a reflux condenser. The toluene poured into this central tube was heated to reflux by means of the warm vapors rising through the column, so that a substance with a higher boiling point than toluene was returned to the flask . . .. The drip funnel with external heating means was attached so that its end reached to the bottom of the flask. The vapors emerging at the head of the dephlegmator were condensed by the cooler and taken up by a receptacle in the system kept under vacuum.
109831/2179109831/2179
In den oben beschriebenen Kolben wurden 500 g Dioctylphthalat, 24»7 g Chromacetatmonohydrat und 50 g θί,^-Dimethyl-ß-acetoxypropionaäure, die im folgenden als APA bezeichnet wird, gegeben und bei einem verminderten Druck von 10-20 mm Hg auf etwa 2000G. erhitzt. So wurde das Chromacetatmonohydrat in das Chromsalz der Ausgangssäure umgewandelt, wobei praktisch die theoretischeIn the flask described above, 500 g of dioctyl phthalate, 24 »7 g of chromium acetate monohydrate and 50 g of θί, ^ - dimethyl-ß-acetoxypropionic acid, hereinafter referred to as APA, were added and at a reduced pressure of 10-20 mm Hg to about 200 0 G. heated. So the chromium acetate monohydrate was converted into the chromium salt of the starting acid, with practically the theoretical
abMenge an Essigsäure und Wasser/destilliert wurde, was ein Katalysatormedium in homogener Phase ergab. Unter vermindertem Druck von 20 mm Hg wurde gasförmiger Stickstoff bei einer Geschwindig- M keit von 24 ccm/min (bezogen auf normale Bedingungen) durch dae Kapillarrohr eingeführt. Innerhalb von 40 Minuten wurden 112 g geschmolzenes APA durch den Tropftrichter auf den Kolbenboden gegossen, wobei das Medium auf einer Temperatur von 230-235°C. gehalten wurde. Durch das heftige Sieden des Mediums wurden Essigsäure und das durch die Reaktion gebildete Pivalolacton am Kopf des I£>hlegmators abdestilliert, wobei der Hauptanteil von APA und lösungsmittel zum Reaktionsgefäß zurück!'loosen.from the amount of acetic acid and water / was distilled, which gave a catalyst medium in homogeneous phase. Under reduced pressure of 20 mm Hg, gaseous nitrogen at a velocity M is speed of 24 cc / min (relative to normal conditions) is introduced by dae capillary tube. Within 40 minutes, 112 g of molten APA were poured through the dropping funnel onto the bottom of the flask, the medium at a temperature of 230-235 ° C. was held. As a result of the vigorous boiling of the medium, acetic acid and the pivalolactone formed by the reaction were distilled off at the top of the ligmator, with the majority of the APA and solvent dissolving back to the reaction vessel.
. Eine Analyse durch Gas-Chromatographie des nach beendeter Reaktion gesammelten Destillates ergab die Bildung von 44,6 g Pivalolacton.Die quantitative Bestimmung von Essigsäure und nicht umgesetzter APA zeigten eine 76-%ige Umwandlung und 86-^ige Selektivität für Pivalolacton sowie eine etwa 100-^ige Selektivität für Essigsäure. Trotz wiederholter Verwendung wurde keine Zerstörung der Wirksamkeit des Katalysatormediums festgestellt. . An analysis by gas chromatography of the after Reaction of collected distillate resulted in the formation of 44.6 g of pivalolactone. The quantitative determination of acetic acid and unreacted APA showed a 76% conversion and 86% selectivity for pivalolactone and about 100% Selectivity for acetic acid. Despite repeated use, no deterioration in the effectiveness of the catalyst medium was found.
109831 /2179109831/2179
-H--H-
Bei Versuchen zur Feststellung der katalytiachen Wirksamkeit verschiedener Metallverbindungen wurde eine ähnliche, jedoch kleinere Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, die einen 200-ccm-Kolben enthielt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt:When trying to determine the catalytic effectiveness For various metal compounds, a similar but smaller device was used as in Example 1, which was a 200 cc flask contained. The results are shown in Table 1 below:
109831/217 9109831/217 9
Nr. KatalysatorNo catalyst
Katalys. Menge der Aus- verm.Druck Eeaktions- Umwandlung menge in gangssäure in mm Hg zeitCatalytic Amount of reduced pressure reaction conversion amount in common acid in mm Hg time
Mol Mol · min $ Mole mole min $
Selektivitätselectivity
1
2
31
2
3
4
5
64th
5
6th
7
87th
8th
10
-*1110
- * 11
*°13* ° 13
-*15
^16
κ) 17- * 15
^ 16
κ) 17
-M 8
'19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31-M 8
'19
20th
21
22nd
23
24
25th
26th
27
28
29
30th
31
(AA) =
(OAc)=(AA) =
(OAc) =
IiOAcIiOAc
NaOAcNaOAc
KOAcKOAc
Cu(AA)9 Cu (AA) 9
AgOAcAgOAc
Mg(AA)5
Ca(AA)*Mg (AA) 5
Ca (AA) *
H,SbO,'
BI(OHf,
Cr(AA)
MoO(H, SbO, '
BI (OHf,
Cr (AA)
MoO (
Mn AA)
Fe OAc
Co OAc
Ni OAc j ρ
Pd OAc)2 Mn AA)
Fe OAc
Co OAc
Ni OAc j ρ
Pd OAc) 2
0,010 0,005 0,010 0,005 0,010 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,010 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,020 0,005 0,010 0,010 0,005 0,005 0,010 0,010 0,005 0,010 0,005 0,010 0,0060.010 0.005 0.010 0.005 0.010 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.010 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.020 0.005 0.010 0.010 0.005 0.005 0.010 0.010 0.005 0.010 0.005 0.010 0.006
0,100 0,041 0,100 0,023 0,020 0,100 0,100 0,0410.100 0.041 0.100 0.023 0.020 0.100 0.100 0.041
ο,onο, on
0,041 0,048 0,100 0,100 0,035 0,025 0,100 0,100 0,100 0,087 0,100 0,060 0,100 0,100 0,073 0,031 0,100 0,100 0,66* 1 ,26* 2,33* 0,45*0.041 0.048 0.100 0.100 0.035 0.025 0.100 0.100 0.100 0.087 0.100 0.060 0.100 0.100 0.073 0.031 0.100 0.100 0.66 * 1.26 * 2.33 * 0.45 *
20 60 20 50 50 50 50 60 60 60 50 20 50 50 50 20 20 20 40 20 20 20 50 50 20 20 50 20 20 20 2020 60 20 50 50 50 50 60 60 60 50 20 50 50 50 20 20 20 40 20 20 20 50 50 20 20 50 20 20 20 20
90 60 30 90 60 90 110 60 60 60 90 15 90 80 80 10 20 120 120 70 90 40 90 80 40 70 5090 60 30 90 60 90 110 60 60 60 90 15 90 80 80 10 20 120 120 70 90 40 90 80 40 70 50
15,915.9
12,512.5
53
34
82
78
•1-0
76
54
57
51
91
59
60
2253
34
82
78
• 1-0
76
54
57
51
91
59
60
22nd
18,8
6418.8
64
9,4
70
41
51
629.4
70
41
51
62
72
7,572
7.5
93 40 41 90 92 53 57 50 35 37 70 62 96 67 9893 40 41 90 92 53 57 50 35 37 70 62 96 67 98
5,4 18,8 225.4 18.8 22
29 92 32 36 94 79 29 85 50 27 29 12 9529 92 32 36 94 79 29 85 50 27 29 12 95
die Ausgangssäure APA wurde durch Mitführen im Stickstoffstrom in Mbl/1 Katalysatormedium prothe starting acid APA was carried out in a stream of nitrogen in Mbl / 1 catalyst medium per
eingeführtintroduced
AcetylacetonatAcetylacetonate
AcetoxygruppeAcetoxy group
Das in diesem Beispiel verwendete Katalysatormedium wurde hergestellt, indem man eine gegebene Katalysatormenge und die 1,1-fache Menge an APA, berechnet auf das APA-Salz des Metalles im Katalysator, zu 45 g Dioctylphthalat zugab und die erhaltene Lösung auf etwa 2000C erhitzte. Der Dephlegmator war mit Toluol gefüllt, und als Trägergas wurde gasförmiger Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 24 ccm/min (bezogen auf normale Bedingungen) für eine Reaktion bei 240 C eingeführt. Die Reaktion erfolgte in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise.The catalyst media used in this example was prepared by mixing a given amount of catalyst and 1.1 times the amount of APA, calculated on the APA salt of the metal in the catalyst, admitted to 45 g of dioctyl phthalate and the resulting solution to about 200 0 C. heated. The dephlegmator was filled with toluene, and nitrogen gas was introduced as a carrier gas at a rate of 24 cc / min (based on normal conditions) for a reaction at 240 ° C. The reaction was carried out in the manner described in Example 1.
Unter Verwendung der Reaktionsvorrichtung von Beispiel 2 wurden Versuche mit verschiedenen lösungsmitteln und variierenden ReaktUnsbedingungen gemacht. Mit besonderer Sorgfalt wurde das in das mittlere Rohr einzuführende lösungsmittel zwecks leichterer Fraktionierung von Pivalolacton und APA ausgewählt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt, lösungsmittel A ist dabei chloriertes Diphenyl, lösungsmittel B Dibutylphthalat und lösungsmittel 0 Trikresylphosphat.Using the reaction apparatus of Example 2, experiments were carried out with various solvents and varying reaction conditions made. With particular care, the solvent to be introduced into the central tube has been made easier Fractionation of pivalolactone and APA selected. The results are shown in Table 2 below, Solvent A is with chlorinated diphenyl, solvent B dibutyl phthalate and solvent 0 tricresyl phosphate.
lös. Reakt. vefm. Reäkt. lös.mitt. Umwandlung Selektivität mit. temp. Druck zeit im Dephleg-sol. React. vefm. Reäkt. sol.mitt. Conversion selectivity with. temp. Printing time in the dephleg
Der Katalysator wurde gemäß Beispiel 2 aus 0,010 Mol Ohromacetat und 50 ecm lösungsmittel hergestellt. Die Reaktion von 0,1 Mol APA erfolgte unter den in der Tabelle genannten Reaktionsbedingungen, wobei gasförmiger Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 24 ccm/min (bezoren auf normale Bedingungen) eingeführt wurde.The catalyst was prepared according to Example 2 from 0.010 mol of ohromacetate and 50 ecm of solvent. The reaction of 0.1 mole APA took place under the reaction conditions given in the table, with gaseous nitrogen at a rate of 24 cc / min (based on normal conditions) was introduced.
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Beispiel 4Example 4
Unter Verwendung der Reaktionsvorrichtung von Beispiel 2 wurde gemäß Beispiel 2 aus 0,010 Mol Chromacetat und 50 g Dioctylphthalat ein Katalysatormedium hergestellt. 0,01 Mol APA wurden innerhalb von 40 Minuten bei 240 G und 20 mm Hg Druck in das Katalysatormedium eingeführt, Palis kein gasförmiger Stickstoff in die Vorrichtung eingeleitet wurde, "betrug die Umwandlung 82 $> und die Selektivität für Pivalolacton 74 $. Bei Einführung von gasförmigem Stickstoff bei einer Geschwindigkeit von 70 ccm/min (bezogen auf normale Bedingungen) betrugen Umwandlung 69 $ undUsing the reaction apparatus of Example 2, a catalyst medium was prepared according to Example 2 from 0.010 mol of chromium acetate and 50 g of dioctyl phthalate. 0.01 moles of APA were introduced into the catalyst medium within 40 minutes at 240 G and 20 mm Hg pressure, no nitrogen gas was introduced into the device, "the conversion was $ 82 and the selectivity to pivalolactone was $ 74. Upon introduction of gaseous nitrogen at a rate of 70 cc / min (based on normal conditions) conversion was $ 69 and
Selektivität 88 °ß>. Selectivity 88 ° ß>.
Gemäß Beispiel 2 wurde unter Verwendung der dort genannten Vorrichtung aus 0,0025 Mol Chromacetat und 50 g Dioctylphthalat ein Katalysatormedium für die Umsetzung von 0,1 Mol APA hergestellt. Die Umsetzung erfolgte bei 240 0O und 20 mm Hg innerhalb von 210 Minuten. Die Umwandlung betrug 70 $ und die Selektivität etwa 100 %. Wurden 0,005 Mol Chromacetat und 0,1 Mol APA verwendet und die Reaktion bei 240 0G und 50 mm Hg innerhalb von 50 Minuten durchgeführt, so betrug die Umwandlung 69 i° und die Selektivität 91 #.According to Example 2, using the device mentioned there, a catalyst medium for the conversion of 0.1 mol of APA was prepared from 0.0025 mol of chromium acetate and 50 g of dioctyl phthalate. The reaction took place at 240 0 O and 20 mm Hg within 210 minutes. The conversion was $ 70 and the selectivity was about 100%. Were 0.005 moles of chromium acetate and 0.1 mol APA used and the reaction was conducted at 240 0 G and 50 mm Hg within 50 minutes, the conversion i 69 °, and the selectivity was 91 #.
Gemäß Beispiel 2 v/urde unter Verwendung der dort genannten Vorrichtung aus 0,010 Mol Chromacetat und 50 g Dioctylphthalat ein Katalysatormedium hergestellt und 0,1 Mol APA bei 240 0O und 20 mm Hg Druck innerhalb von 50 Minuten umgesetzt. Die APA wurde dabei am Boden des Reaktors in das Medium eingeführt. Die Umwandlung betrugSaid apparatus there from 0.010 mol chromium acetate and 50 g of dioctyl phthalate in Example 2 v / urde using a catalyst prepared medium and 0.1 mol APA at 240 0 O and 20 mm Hg pressure reacted within 50 minutes. The APA was introduced into the medium at the bottom of the reactor. The conversion was
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73 fi und die Selektivität 84 $. Würde APA in Tropfen auf die Oberfläche des Katalysatormediumgegoseen, was 60 Minuten erforderte, so betrug die Umwandlung 82 $ und die Selektivität 92 io. 73 fi and the selectivity $ 84. If APA were poured in drops onto the surface of the catalyst medium, which took 60 minutes, the conversion was $ 82 and the selectivity was 92 %.
Die Reaktionsvorrichtung bestand aus einem 200-ccm-Vierhalskolben, einer Fraktionierungskolonne, einem Thermometer, einem Kapillarrohr zur Gaseinführung und einem Tropftrichter für die Ausgangssäure. Die Fraktionierungskolonne war eine Widmer-Kolonne von 18 cm länge. Die Köpftemperatur der Kolonne wurde in der Nähe des Siedepunktes/unter den Reaktionsbedingungen ψβ3 Pivalolactons^eingestellt, so daß Pivalolactan und gebildete Essigsäure abdestilliert wurden. Dadurch wurden die Komponenten mit einem höheren Siedepunkt, d.h. die Ausgangssäure und das Reaktionslösungsmittel, zur Rückführung zum Kolben kondensiert.The reaction device consisted of a 200 cc four-necked flask, a fractionation column, a thermometer, a capillary tube for gas introduction and a dropping funnel for the starting acid. The fractionation column was a Widmer column 18 cm long. The top temperature of the column was set near the boiling point / under the reaction conditions ψβ3 pivalolactones ^ so that pivalolactan and acetic acid formed were distilled off. As a result, the components with a higher boiling point, ie the starting acid and the reaction solvent, were condensed for recycling to the flask.
In diese Vorrichtung wurden 80 g Octachlortriphenyl mit einem Siedepunkt von 500-55O0C. (als "Kanekuroro-C-SO" von der Kanegafuchi Chemical Industries Ltdr Japan, im Handel) und 0,62 g Borsäure eingeführt und auf 28O0C. erhitzt. In dieses Katalysatormedium wurde gasförmiger Stickstoff durch das Kapillarrohr mit einer Geschwindigkeit von 24 ccm/min (bezogen auf normale Bedingungen) eingeführt. Der verminderte Druck wurde auf 10 mm Hg eingestellt, wobei die Temperatur auf 2800C. gehalten wurde; innerhalb einer Stunde wurden durch den Tropftrichter 10,6 g geschmolzene APA in den Kolben eingeführt. Eine Analyse des Destillites durch Gas-Chromatographie nach beendeter ReaktionIn this apparatus 80 g Octachlortriphenyl were introduced with a boiling point of 500-55O 0 C. (as "Kanekuroro-C-SO" of Kanegafuchi Chemical Industries Ltd. Japan r, commercially available) and 0.62 g of boric acid and 28O 0 C .heated. Gaseous nitrogen was introduced into this catalyst medium through the capillary tube at a rate of 24 cc / min (based on normal conditions). The reduced pressure was set to 10 mm Hg, the temperature being kept at 280 ° C .; Within one hour, 10.6 g of molten APA was added to the flask through the dropping funnel. An analysis of the distillate by gas chromatography after the reaction has ended
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zeigt die Bildung von 6,06 g Pivalolacton und 3,95 g Essigsäure. Die Umwandlung betrug 100 #, die Ausbeuten an Pivalolacton bzw. Essigsäure waren quantitativ.shows the formation of 6.06 g pivalolactone and 3.95 g acetic acid. The conversion was 100 #, the yields of pivalolactone and Acetic acid were quantitative.
Unter Verwendung der in Beispiel 7 beschriebenen Reaktionsvorrichtung wurden 80 g Hexachlordiphenyl mit einem Siedepunkt von etwa 385-4200C. (als "Kanekuroru-600" von der Kanegafuchi Chemical Industries Ltd, Japan, im Handel) und 1,35 g Borsäure innerhalb von 1,5 Stunden zur Reaktion von 13,8 g APA bei 2700C. und 55 mm Hg Druck in den Kolben gegeben. Die Umwandlung betrug ™ 100 <fo, die Ausbeute an Pivalolacton 97 #.Using the reaction apparatus described in Example 7 80 g Hexachlordiphenyl were obtained with a boiling point of about 385-420 0 C. (as "Kanekuroru-600" from Kanegafuchi Chemical Industries Ltd., Japan, commercially available) and 1.35 g of boric acid within 1.5 hours for reaction of 13.8 g APA at 270 ° C. and 55 mm Hg pressure in the flask. The conversion was ™ 100 <fo, the yield of pivalolactone 97 #.
Unter Verwendung der in Beispiel 7 beschriebenen Reaktionsvorrichtung wurden 55 g nKanekuroru-C-80", 25 g MKanekuroru-600" und 0,31 g Borsäure in den Kolben zur Reaktion von 14,2 g APA bei 2750C. und 28 mm Hg Druck eingeführt, wädbe 1 ,5 Stunden dauerte. Die Umwandlung betrug 100 ^, die Ausbeute an Pivalolacton 92 #.Using the reaction apparatus described in Example 7 were 55 g of n-Kanekuroru C-80 "25 g Kanekuroru M-600" and 0.31 g of boric acid in the flask for reaction of 14.2 g APA at 275 0 C. and 28 mm Hg pressure was introduced which would last 1.5 hours. The conversion was 100% and the yield of pivalolactone was 92%.
Beispiel 10Example 10 äÄ
Der Kolben der Vorrichtung gemäß Beispiel 7 wurde mit 80 g Hexachlordiphenyl mit einem Siedepunkt von etwa 385-4200C. (wie erwähnt als "Kanekuroro-eoO" im Handel) und 1,24 g Borsäure gefüllt und zur Herstellung des Katalysatormediums auf 27O0C. erhitzt. In das Medium wurde durch das Kapillarrohr gasförmiger Stickstoff bei einer Geschwindigkeit von 24 ccm/min (bezogen auf normale Bedingungen) eingeführt. Dann wurde der Druck auf 55 mm Hg eingestellt, //obei die Temperatur auf 2700C. gehalten wurde. Durch den Trqcftrichter wurde innerhalb einer Stunde eine Lösung in den Kolben getropft, die durch Lösen von 9,0 gThe piston of the device according to Example 7 with 80 g Hexachlordiphenyl having a boiling point of about 385-420 0 C. (as mentioned as "Kanekuroro-eoo" in the trade) and 1.24 g of boric acid and filled for the preparation of the catalyst medium to 27O 0 C. heated. Gaseous nitrogen was introduced into the medium through the capillary tube at a rate of 24 cc / min (based on normal conditions). Then, the pressure at 55 mm Hg was adjusted // was maintained obei the temperature to 270 0 C.. A solution was added dropwise to the flask through the funnel over the course of one hour, which was obtained by dissolving 9.0 g
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ί^^-Dimethyl-ß-hydroxypropionsäure (im folgenden als HPA bezeichnet) in 30 g Aceton hergestellt worden war. Das Destillat wurde am Kolonnenkopf gesammelt und nach beendeter Eeaktion durch Gas-Chromatographie analysiert. Es waren 4,98 g Pivalolacton gebildet, und die anschließende quantitative Bestimmung der nicht umgesetztenHPA zeigte eine 66-%ige Ausbeute von Pivalolacton. ί ^^ - Dimethyl-ß-hydroxypropionic acid (hereinafter referred to as HPA) in 30 g of acetone. The distillate was collected at the top of the column and passed through when the reaction was complete Gas chromatography analyzed. It was 4.98 g of pivalolactone and the subsequent quantitative determination of the unreacted HPA showed a 66% yield of pivalolactone.
Unter Verwendung der in Beispiel 7 beschriebenen Reaktionsvorrichtung wurden in den Kolben 80 g "Kanekuroru-600" und 1 ,24 g Borsäure zur Herstellung des Katalysatormediums bei 2500C. gegeben. Gemäß Beispiel 7 erfolgte die Reaktion bei 250°C. und 30 mm Hg Druck, indem 30 Minuten eine wässrige Lösung aus 8,0 g HPA und 3,5 g Wasser zum Katalysatormedium eingeführt wurde. Gemäß Beispiel 1 wurden Reaktionsdestillat und nicht umgesetzte HPA bestimmt. Die Pivalolactonausbeute betrug 59 $.Using the reaction apparatus described in Example 7 were placed in the flask 80 g "Kanekuroru-600" and 1, added 24 g of boric acid for the preparation of the catalyst medium at 250 0 C.. According to Example 7, the reaction took place at 250.degree. and 30 mm Hg pressure by introducing an aqueous solution of 8.0 g HPA and 3.5 g water to the catalyst medium for 30 minutes. According to Example 1, reaction distillate and unconverted HPA were determined. The pivalolactone yield was $ 59.
Unter Verwendung der in Beispiel 7 beschriebenen Reaktionsvorrichtung wurden in den Kolben 80 g Hexa-chlordiphenyl (wie erwähnt als "Kanekuroru-600" im Handel) und 1 ,24 g Borsäure eingeführt und zur Herstellung des Katalysatormediums erhitzt. Die Reaktion erfolgte gemäß Beispiel 1 bei 29O0C. und 120 mm Hg Druck, indem innerhalb von 20 Minuten eine wässrige Lösung aus 6,0 g HPA und 2,6 g Wasser in das Katalysatormedium eingeführt wurde. Die Pivalolactonausbeute betrug 57 %» Using the reaction apparatus described in Example 7, 80 g of hexachlorodiphenyl (commercially available as "Kanekuroru-600" as mentioned) and 1.24 g of boric acid were introduced into the flask and heated to prepare the catalyst medium. The reaction was carried out according to Example 1 at 0 29o C. and 120 mm Hg pressure by over 20 minutes, an aqueous solution of 6.0 g of HPA and 2.6 g of water was introduced into the catalyst medium. The pivalolactone yield was 57 % »
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Beispiel 1_3_ Example 1_3_
Unter Verwendung der in Beispiel 7 beschriebenen Eeaktionsvorrichtung
mit einem IQO-cem-Kolben wurden 40 g Pentachlordiphenyl
mit einem Siedepunkt von 365-39O0G. (als "Kanekuroru-500" von
der Kanegafuchi Chemical Industries Ltd, Japan, im Handel) und O',7Ö g Borsäureanhydrid sowie 9»4 g HPA in den Kolben gegeben.
Die Reaktion erfolgte bei einer Temperatur von 230-2700C. und
einem Druck von 100 mm Hg; so wurde Pivalolacton bei einer Umwandlung von 86 % und einer Selektivität von 83 $ erhalten.Using the reaction device described in Example 7 with an IQO-cem flask, 40 g of pentachlorodiphenyl with a boiling point of 365-39O 0 G. (as "Kanekuroru-500" by
from Kanegafuchi Chemical Industries Ltd, Japan, commercially) and O ', 70 g boric anhydride and 9 »4 g HPA were added to the flask. The reaction was carried out at a temperature of 230-270 0 C. and
a pressure of 100 mm Hg; pivalolactone was obtained with a conversion of 86% and a selectivity of $ 83.
Gemäß Beispiel 13 wurden verschiedene Verbindungen auf ihre
katalytische Wiiteamkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der
folgenden Tabelle 3 aufgeführt:According to Example 13, various compounds were tested for
catalytic efficiency investigated. The results are shown in Table 3 below:
109831/2179109831/2179
s> ο
s>
HPA Reak.temp. Druck Reak.- Ausb. Umwandl. Selektiv.
Mol 0C. mm zeit <$>.<$>
<f0
Hg min HPA Reak.temp. Pressure reac. Yield Convert. Selectively. Mol 0 C. mm time <$>. <$><F 0
Hg min
keine Reaktion no reaction
CT, ιCT, ι
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, sind fast alle Verbindungen von Metallen der Gruppen I bis VIII des Periodischen-System als Katalysator wirksam.As can be seen from Table 3, almost all compounds of metals in Groups I to VIII of the Periodic Table are used as catalysts effective.
In den Kolben der in Beispiel 7 beschriebenen Vorrichtung wurden 80 g Tetrachlordiphenyl mit einem Siedepunkt von 34O-375°C. (als "Kanekuroru-400" von der Kanegafuchi Chemical Industries Ltd, Japan, im Handel) und 0,66 g Lithiumacetat eingeführt und zur Herstellung des Katalysatormediums auf 2100C. erhitzt. Durch das Gaseinleitungsrohr wurde gasförmiger Stickstoff mit einer Ge- ^ schwindigkeit von 24 ccm/min unter einem vermindertem Druck von 120 mm Hg in das Katalysatormedium eingeführt; innerhalb von 3 Stunden wurden 27,3 gV ,^-Dimethyl-ß-chlorpropionsäure (im folgenden als CPA bezeichnet) durch einen Trichter bei einer Temperatur von 210-2600C. in den Kolben getropft. Die Analyse des Destillates nach beendeter Reaktion durch Gas-Chromatographie zeigte die Bildung von 14,2 g Pivalolacton. Es wurden 6,00 g nicht umgesetzte CPA gewonnen. Somit betrug die umwandlung 78 % und die Selektivität 91 $· Die Absorption der Gase durch eine wässrige Natriumhydroxydlösung bestätigte die quantitative Bildung von Natriumchlorid <80 g of tetrachlorodiphenyl with a boiling point of 340-375 ° C. were placed in the flask of the device described in Example 7. (commercially available as "Kanekuroru-400" from Kanegafuchi Chemical Industries Ltd, Japan) and 0.66 g of lithium acetate and heated to 210 ° C. to produce the catalyst medium. Gaseous nitrogen was introduced into the catalyst medium through the gas inlet pipe at a rate of 24 cc / min under a reduced pressure of 120 mm Hg; within 3 hours were 27.3 gV, ^ - dimethyl-.beta.-chloropropionic acid (hereinafter referred to as CPA) through a funnel at a temperature of 210-260 0 C. to the flask dropwise. Analysis of the distillate by gas chromatography after the reaction had ended showed the formation of 14.2 g of pivalolactone. 6.00 grams of unreacted CPA was recovered. The conversion was 78% and the selectivity was 91%. The absorption of the gases by an aqueous sodium hydroxide solution confirmed the quantitative formation of sodium chloride <
Beispiel 1_6_ Example 1_6_
Gemäß Beispiel 15 wurden die Katalysatoreigenschaften verschiedener Metallverbindungen untersucht; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt:According to Example 15, the catalyst properties became various Metal compounds examined; the results are shown in Table 4 below:
109831/2179109831/2179
MoO9(AA)9 c
Mn(OAc)oT4Ho0Cr (OAc? ,, H 9 O
MoO 9 (AA) 9 c
Mn (OAc) o T4H o 0
ORIG 1/21
ORIG
AL INSPECTED 9
AL INSPECTED
In der obigen Tabelle 4- steht (AA) für Acetylacetonat und (OAc) für dieAcetoxygruppe. "KC-400" ateht für Tetrachlordiphenyl mit einem Έ. von 340-3750O. und "11KC-600" für Hexachlordiphenyl mit einem F. von 385-42O0C. (beide von der Kanegafuchi Chemical Industries ltd, Japan, im Handel)· Die mit "*" gekennzeichneten Versuche erfolgten in einem 200-ccm-Kolben, die anderen Versuche in einem 100-ccm-Kolben.In Table 4- above, (AA) represents acetylacetonate and (OAc) represents acetoxy group. "KC-400" stands for tetrachlorodiphenyl with an Έ. of 340-375 0 O. and " 11 KC-600" for hexachlorodiphenyl with an F. of 385-420 0 C. (both from Kanegafuchi Chemical Industries ltd, Japan, in the hands of 1). Those marked with "*" Experiments were carried out in a 200 cc flask, the other experiments in a 100 cc flask.
Aus den obigen Daten geht hervor, daß Verbindungen fast aller Metalle in der Reaktion wirksam.waren. Da weiterhin Halogenwasserstoff quantitativ zurückgewonnen wurde und das Metallhalo- genid ,als Katalysator wirksam war, kann mit Sicherheit geschlossen werden, daß die dem Reaktionssystem zugegebene Metallverbindung nicht ala Halogenakzeptor aus der Ausgangssäure wirkte. Vergleiohsversuch From the above data it can be seen that compounds of almost all metals were effective in the reaction. Furthermore, since hydrogen halide was recovered quantitatively and the metal halide was effective as a catalyst, it can be concluded with certainty that the metal compound added to the reaction system did not act as a halogen acceptor from the starting acid. Comparison attempt
Die Reaktion erfolgte ohne Katalysator. 45 g Dioctylphthalat wurden in eine mit einem 100-ccm-Kolben versehene Unterdruckdestillationsvorrichtung gegeben. Bei einer Temperatur von 27O0C. und einem Druck von 60 mm Hg wurde gasförmiger Stickstoff bei einer Geschwindigkeit von 3 ccm/min durch das flüssige Bodenmaterial in die Vorrichtung eingeführt, während die Reaktion " durch Einführung von 6,6 g APA bewirkt wurde, was 40 Minuten benötigte. Die Analyse des Reaktionsdestillates durch Gas-Chromatographie zeigte nur die Bildung von 0,10 g Pivalolacton und 0,15 g Essigsaure.The reaction took place without a catalyst. 45 g of dioctyl phthalate was placed in a vacuum distiller equipped with a 100 cc flask. At a temperature of 27O 0 C. and a pressure of 60 mm Hg, gaseous nitrogen at a rate of 3 cc / min was introduced by the liquid bottom material in the device was "caused during the reaction by introduction of 6.6 g of APA, which took 40 minutes Analysis of the reaction distillate by gas chromatography showed only the formation of 0.10 g of pivalolactone and 0.15 g of acetic acid.
10j>3'h /2 17910j> 3'h / 2 179
Claims (12)
oder eine Koordinationsverbiiidung eines Metalls der Gruppen
1 bis VIII des Periodischen Systems als Katalysator verwendet
w er den. "4.- Procedure nr-ch claim. 1 to 3, characterized in that an organic or inorganic salt, an oxide, oxide hydrate
or a coordination compound of a metal of the groups
1 to VIII of the periodic table used as a catalyst
will. "
von 0,01 bis 1 Mol/l verwendet wird.7 · - Process according to claims 1 to 6, characterized in that the metal compound in the reaction medium in a concentration
from 0.01 to 1 mol / l is used.
wird, und gleichzeitig das gewünschte ß-Lacton und die erhaltene Verbindung (3) der Formel HX kontinuierlich abgezogen werden.9.- The method according to claim 1 to 8, characterized in that the acid (2) is fed continuously to the boiling reaction medium under reduced pressure, an inert gas, preferably nitrogen, being introduced into the reaction medium
is, and at the same time the desired β-lactone and the resulting compound (3) of the formula HX are continuously withdrawn.
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