DE1793644C3

DE1793644C3 -

Info

Publication number: DE1793644C3
Application number: DE19661793644
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Toyonaka Iizuka; Masataka Takatsuki Nakahara; Yasuhiro Suita Ogawa; Yoshihiro Osaka Osada
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1965-07-21
Filing date: 1966-07-20
Publication date: 1974-11-07
Also published as: DE1793644B2; DE1793644A1

Description

sollte unter strengen Bedingungen durchgeführt werden. Daher können die bekannten Methoden nur mit

Schwierigkeiten im industriellen Maßstab durchge- Beispiel 1

führt werden und zeigen viele wirtschaftliche Nachteile. 45

Im Gegensatz dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren billig und einfach und daher industriell vor- In einem 300-ml-Drehkolben wird AcetoxypivaS-teilhaft. aldehyd mit Cyclohexanon in einem molaren Verhält-

Aus der USA.-Patentschrift 3 025 306 ist ein Ver- nis von 0,4 gemischt. In den Drehkolben wird Sauerfahren zur Herstellung von ε-Caprolacton und Carbon- 50 stoff eingeführt, der mit dem Gemisch in Berührung säuren bekannt, wobei eine Mischung aus Aldehyden kommt. Die Reaktion wird 2 Stunden lang bei 35°C und Cyclohexanon mit Sauerstoff in Gegenwart eines durchgeführt. Nach beendeter Umsetzung werden Metallsalzes erhitzt wird. Dabei wird jedoch ein aliquote Anteile des Reaktionsgemisches analysiert. Katalysator eingesetzt, und das Molverhältnis von Die gaschromatographische Analyse zeigt, daß die Aldehyd zu Cyclohexanon ist ziemlich hoch und be- 55 Umwandlung an Acetoxypivalaldehyd 80,1 % beträgt, trägt 3 bis 10. Es ist auch nichts über die Oxidation Eines der Produkte wird durch Vergleich der Retenvon Acetoxypivalaldehyd erwähnt. tionszeit als ε-Caprolacton identifiziert, und die Menge

Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß mit einem wird bestimmt. Die Neutralisationstitration eines aligeringeren Verhältnis von Aldehyd zu Cyclohexanon quoten Anteils unter Verwendung von 0,1 n-NaOH

gearbeitet und ohne Katalysator gearbeitet. Es hat 60 zeigt, daß die Selektivität der Acetoxypivalinsaure sich überraschenderweise gezeigt, daß die Verwendung 92,1 % beträgt. Aus diesen Ergebnissen wird das der Katalysatoren gemäß der USA.-Patentschrift molare Verhältnis von e-Caprolacton zu Acetoxy*

3 025 306 beim Einsatz einer Mischung von Acetoxy- pivalinsäure zu 0,343 gefunden.

pivalaldehyd und Cyclohexanon eine merkliche Ver- Die obigen Ergebnisse zeigen, daß Acetoxypivalin-

minderung der Selektivität der Reaktion zur Folge hat, 65 säure und ε-Caprolacton gleichzeitig durch ein ein-

was wohl darauf zurückzuführen ist, daß Acetoxy- faches Verfahren hergestellt werden können, welches

pivalaldehyd unter den übrigen Aldehyden eine ab- darin besteht, Acetoxypivalaldehyd mit Sauerstoff in

weichende Reaktivität besitzt und eine Sonderstellung Gegenwart von Cyclohexanon in Berührung zu bringen.

Beispiel 2

Mit der Vorrichtung und nach der Methode von Beispiel 1 wird die Reaktion 3 Stunden lang bei 35° C unter Verwendung von Acetoxypivalaldehyd und Cyclohexanon in einem molaren Verhältnis von 0,2 durchgeführt. Dann wird das Produkt analysiert. Die gaschromatographische Analyse zeigt, daß die Umwandlung von Acetoxypivalaldehyd 68,2% beträgt. Eines der Produkte wird als ε-Caprolacton identifiziert und die Menge bestimmt Die Neutralisationstitration unter Verwendung von 0,1 n-NaOH zeigt, daß die Selektivität an Acetoxypivalinsäure 86,8% beträgt. Aus diesen Ergebnissen zeigt sich, daß das molare Verhältnis von ε-Caprolacton zu Acetoxypivalinsäure 0,762 beträgt und dieses Verhältnis unter den vorliegenden Bedingungen höher wird.

Beispiel 3

Ein Gemisch von Acetoxypivalaldehyd und Cyclo- ao hexanon mit dem nachfolgend angegebenen molaren Verhältnis wird in einen 300-ml-Drehkolben eingebracht und mit Sauerstoff in Berührung gebracht, während sich der Kolben dreht. Die Reaktion wird 4 Stunden lang bei 18°C durchgeführt. Die Ergebnisse as sind wie folgt:

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß das molare Verhältnis von ε-Caprolacton zu Acetoxypivalinsäure steigt, wenn das molare Verhältnis von Acetoxypivalaldehyd zu Cyclohexanon abnimmt

Beispiel 4

Es wird analog zu Beispiel 3 gearbeitet mit der Ausnahme, daß das Molverhältnis von Acetoxypivalaldehyd zu Cyclohexanon auf 0,1 bzw. 2 festgelegt ίο wird. Die dabei erhaltenen Ergebnisse können der folgenden Tabelle entnommen werden.

Molverhältnis Aldehyd zu 15 Cyclohexanon	Umsatz %	Selektivität bezüglich der Säure, %	Molverhältnis Lacton/Säure %
0,1 2,0	85,0 80,1	97,1 89,2	78,2 62,5

Molares Verhältnis von Aldehyd zu Cyclohexanon	Umwandlung °/.	Selektivität der Säure Vo	Molares Verhältnis von Lacton zu Säure
0,4 0,2	71,4 54,3	90,1 95,0	0,413 0,612

Aus den vorstehenden Ergebnissen sowie den Ergebnissen des. Beispiels 3 ist zu ersehen, daß es vorzuziehen ist, ein Molverhältnis von Aldehyd zu Cyclohexanon von 0,1 bis 2 einzuhalten.

Beispiel 5

Um zu zeigen, daß das Verfahren auch bei tiefen Temperaturen gut durchführbar ist, wurde ein weiteres Beispiel in vier Ansätzen wie Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, daß die Bedingungen, wie in der nachfolgenden Tabelle angegeben, modifiziert wurden. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle zusammengestellt.

Versuchsnummer	³ I	4
²	50,0	80,0
0	1,0	0,5
2,0	0,18	1,0
0,18	100,0	100,0
48,5	78,6	72,0
83,3	68,0	50,5
72,5

Reaktionstemperatur (⁰C) Reaktionszeit (Stunden) Aldehyd/Cyclohexanon-MolverfcsJtnis Umwandlung (%) Selektivität (%) Lacton/Säure (Molprozent)

18,0

1,0

0,18

45,0

94,0

63,4

Claims

hinsichtlich seines Verhaltens gegenüber Oxidations-Patentansprüche: reaktionen einnimmt.

Das Verfahren der Erfindung ist eine sehr wirt-

1 Verfahren zur Herstellung von Acetoxypivalin- schaftliche Methode zur Herstellung von Acetoxysäure und ε-Caprolacton durch Oxidation von S pivalinsäure und ε-Caprolacton also zwei für die Acetoxypivalaldehyd und Cyclohexanon mittels Kunststoffindustne bedeutsame Suostanzen
Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen bei erhöh- Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren

ter Temperatur, dadurch gekennzeich- zur Herstellung von Acetoxypivalinsaure una ε-Capron e t, daß man ein molares Verhältnis von Acet- Iacton durch Oxidation von Acetoxypivalaldehyd und oxypivalaldehyd zu Cyclohexanon von 0,1 bis 2 io Cyclohexanon mittels Sauerstoff oder ssrierstoffhaltiwählt und die Reaktion bei einer Temperatur von gen Gasen bei erhöhter Temperatur das dadurch 0 bis 80⁰C durchführt gekennzeichnet ist, daß das molare Verhältnis von
2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekenn- Acetoxypivalaldehyd zu Cyclohexanon 0,1 bis 2 bezeichnet, daß man die Reaktion bei einer Tempe- trägt und die Reaktion bei einer Temperatur zwischen ratur von 20 bis 50⁰C durchführt. *5 0 und 80⁰C durchgeführt wird

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform hegt der

bevorzugte Temperaturbereich zwischen 20 und 5O⁰C

;.-n einzelnen verläuft das Verfahren wie folgt:

In ein Gemisch von Acetoxypivalaldehyd und Cyclo-

ao hexanon, das sich in einem Reaktionsgefäß befindet,

wird unter Rühren Sauerstoff eingeführt. Das R«ak-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung tionsgefäß wird bei einer geeigneten Temperatur gevon Acetoxypivalinsaure und ε-Caprolacton durch halten. Nach beendeter Umsetzung wird das Reak-Oxidation von Acetoxypivalaldehyd und Cyclohexanon tionsgemisch unter vermindertem Druck destilliert, mittels Sauerstoff. as um die Fraktionen zu erhalten, die bei 88°C/4 mm Hg

Acetoxypivalinsaure und ε-Caprolacton sind wert- und 120°C/4mm Hg sieden. Die Elementaranalyse voll in der Chemie der Hochpolymeren als Ausgangs- dieser Produkte stimmt mit der Formel C₄H₁₀O, bzw. matrial für synthetische Fasern und Kunstharze. An C₇H₁₂O₄ überein. Durch gaschromatographische Anabekannten Methoden zur Herstellung von Acetoxy- lyse und IR-Analyse stellt man fest, daß die Produkte pivalinsäure ist in Bulletin de Ia Societe de Chimique 30 ε-Caprolacton bzw. Acetoxypivalinsaure sind. Das de Paris 3, Bd. 31, S. 125, ein Verfahren beschrieben, molare Verhältnis von f-Caprolacton zu Acetoxyperdas die Acetylierung von Hydropivalinsäure mit pivalinsäure im Reaktionsgemisch ist proportional Acetylchlorid umfaßt, und in der USA.-Patentschrift dem Verhältnis von Cyclohexanon zu Acetoxypival-

2 820 055 ist ein Verfahren beschrieben, das darin be- aldehyd.

steht, Acetoxypivalaldehyd mit Stickstoffdioxid zu 35 Der in der vorliegenden Erfindung verwendete oxidieren. Außerdem ist das Verfahren zur Herstellung molekulare Sauerstoff kann reiner Sauerstoff oder von ε-Caprolacton durch Oxidation von Cyclohexanon ein Gemisch davon, wie beispielsweise Luft, sein. Im mit einer Persäure als Baeyer-Villiger-Reaktion be- letzteren Fall wird jedoch die Reaktion vorzugsweise kannt. bei hohem Druck, je nach der Reaktionsgeschwindig-

Bei den bekannten Verfahren sind jedoch teure 40 keit, durchgeführt.

Reaktionsmaterialien erforderlich, und die Reaktion Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung,