DE2121325C2 - Process for the preparation of methoxypropionitrile - Google Patents
Process for the preparation of methoxypropionitrileInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Methoxypropionätri! gemäß vorstehendem Anspruch.The invention relates to the production of Methoxypropionätri! according to the preceding claim.
Die Anlagerung von alkoholische Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen an Acrylnitril unter der Einwirkung von starken Alkalien ist als Cyanäthylierungsreaktion bekannt und liefert Cyanäthyläther der betreffenden Alkohole.The addition of compounds containing alcoholic hydroxyl groups to acrylonitrile under the The action of strong alkalis is known as the cyanoethylation reaction and provides cyanoethyl ether alcohols concerned.
Ein wichtiger Cyanälhyläther ist das Methoxypropionitril, das durch Reduktion mit Wasserstoff in Methoxypropylamin umgewandelt werden kann; Methoxypropylamin findet technische Verwendung als Komponente zur Herstellung von Herbiziden, Säureaniiden und ionogenen Emulgatoren und direkt als Korrosionsinhibitor.An important cyano ethyl ether is methoxypropionitrile, which can be converted to methoxypropylamine by reduction with hydrogen; Methoxypropylamine is used industrially as a component for the production of herbicides and acid aniides and ionic emulsifiers and directly as a corrosion inhibitor.
Speziell die Anlagerung von Methanol an Acrylnitril, die z.B. aus den US-Patentschriften 29 71855 und 30 71 611 bekannt ist, wird allgemein in Gegenwart von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, gegebenenfalls auch in Gegenwart von Natriummethylat, ausgeführt Dieses Verfahren ist zwar im Laboratorium in befriedigender Weise durchführbar, da das nach der Umsetzung durch Neutralisation mit einer Säure nunmehr als schwer lösliches Salz vorliegende Natriumoder Kaliumhydroxid abfiltriert werden kann.Specifically, the addition of methanol to acrylonitrile, which, for example, from US Patents 29 71855 and 30 71 611 is known is generally in the presence of Sodium hydroxide or potassium hydroxide, optionally also in the presence of sodium methylate, carried out This method can be carried out in the laboratory in a satisfactory manner, since the after Reaction by neutralization with an acid now present as a sparingly soluble salt or sodium Potassium hydroxide can be filtered off.
Die Bildung größerer Salzmengen ist jedoch für die Ausführung im technischen Verfahrensmaßstab ein Nachteil. Die gebildeten Salze stellen lästige Nebenprodukte dar und neigen auch dazu, im Verfahrensablauf Schwierigkeiten zu bereiten. Schließlich ist die Ausbeute an Methoxypropionitril nicht befriedigend.However, the formation of larger amounts of salt is a must for implementation on an industrial process scale Disadvantage. The salts formed represent annoying by-products and also tend to be in the course of the process To create difficulties. Finally, the methoxypropionitrile yield is unsatisfactory.
Wenn man es unterläßt, den basischen Katalysator zu neutralisieren und statt dessen in seiner Gegenwart die Hydrierung des Nitrits zu Amin vornimmt, so werden erhebliche Ausbeuteverluste beobachtet. *If one neglects to neutralize the basic catalyst and instead in its presence the If the nitrite is hydrogenated to amine, considerable yield losses are observed. *
Es ist auch schon beschrieben worden, die Anlagerung von Acrylnitril an Alkohole in Gegenwart von quartären Ammoniumbasen vorzunehmen. Insbesondere ist das unter dem Handelsnamen »Triton B« bekannte Trimethylbenzylatnmoniumhydroxid schon als Katalysator verwendet worden, vgl. US-Patentschrift 23 26 721. Die Verwendung eines derartigen Katalysators im technischen Maßstab scheidet jedoch aus wirtschaftlichen Gründen aus, da er nicht die vorteilhaften Ausbeuten wie das erfindungsgemäße Verfahren liefert.It has also already been described, the addition of acrylonitrile to alcohols in the presence of make quaternary ammonium bases. In particular, that is known under the trade name "Triton B" Trimethylbenzylate ammonium hydroxide has already been used as a catalyst, see US patent 23 26 721. However, the use of such a catalyst on an industrial scale is ruled out economic reasons, since it does not have the advantageous yields as the process according to the invention supplies.
Gegen die Verwendung des bei vorliegendem Verfahren eingesetzten Katalysators für die Cyanäthylierung von Methanol bestand ein erhebliches Vorurteil, da es bekannt ist (vgl. Bruson in Org. Reactions 5, 79 bis 135 (1949), insbesondere Seite 93 oben), daß die Einwirkung von Acrylnitril in Gegenwart von Basen auf Triäthanolamin zu entsprechenden cyanäthylierten Produkten führtAgainst the use of the catalyst used in the present process for the cyanoethylation There was considerable prejudice about methanol because it is known (cf. Bruson in Org. Reactions 5, 79 bis 135 (1949), especially page 93 above) that the action of acrylonitrile in the presence of bases on Triethanolamine leads to corresponding cyanoethylated products
s Überraschenderweise scheint dies jedoch nicht der Fall zu seh), wenn als Alkohol Methylalkohol in ausreichender Konzentration vorhanden ist, da offenbar die Reaktion von Methylalkohol mit Acrylnitril nach dem beanspruchten Verfahren außerordentlich schnells Surprisingly, however, this does not seem to be the case) if methyl alcohol is used as alcohol in sufficient concentration is available, since apparently the reaction of methyl alcohol with acrylonitrile after the claimed process extremely quickly
ίο verläuftίο runs
Nach Ulimanns Enc. d. techn. Chemie, 3. Aufl., Band 3, 1953, S. 101 entsteht bei der Einwirkung von Äthylenoxid auf Triäthanolamin unter den üblichen technischen Reaktionsbedingungen in einer gewissen Menge Tetraäthanolammcniumhydroxid (=Tetrakis-(ß-hydroxyäthylj-ammonium-hydroxid). Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäße Wirkung von Umsetzungsprodukten des Triäthanolamins mit Äthylencid auf der Anwesenheit dieser quartären Base beruht -According to Ulimanns Enc. d. techn. Chemistry, 3rd ed., Volume 3, 1953, p. 101 arises from the action of ethylene oxide on triethanolamine under the usual technical Reaction conditions in a certain amount of tetraethanol ammonium hydroxide (= Tetrakis- (ß-hydroxyethylammonium hydroxide). It is assumed that the inventive effect of reaction products of triethanolamine with ethylene cide is based on the presence of this quaternary base -
Ein als Katalysator erfindungsgemäß verwendbares Reaktionsgemisch, das die quartäre Ammoniumbase in einer Menge von 0,5 bis 50% enthält, wird beispielsweise erhalten, wenn man Äthylenoxid und NH3 ohne Katalysatoren bei 50 bis 1500C in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren miteinander zur Reaktion bringt Die Umsetzung läuft dabei unter dem Eigendruck der Ausgangskomponenten ab. Das rohe Umsetzungsgemisch wird dann ohne weitere Reinigung oder Destillation direkt als Katalysator verwendet Nach Ullmann loc. cit wird bei dieser Umsetzung intermediär Triäthanolamin gebildet das mit Äthylenoxid weiterreagiertA reaction mixture which can be used as a catalyst according to the invention and which contains the quaternary ammonium base in an amount of 0.5 to 50% is obtained, for example, when ethylene oxide and NH3 are reacted with one another without catalysts at 50 to 150 ° C. in a continuous or discontinuous process The implementation takes place under the pressure of the starting components. The crude reaction mixture is then used directly as a catalyst without further purification or distillation. According to Ullmann loc. cit is formed in this reaction as an intermediate triethanolamine which continues to react with ethylene oxide
Es wurde jedenfalls gefunden, daß auch das Gemisch der verschiedenen Äthanolamine, das bei der technisehen Umsetzung von Ammoniak mit Äthylenoxid gebildet wird, und insbesondere der bei der Destillation der verschiedenen Alkanolaminbasen verbleibende Rückstand eine außerordentlich hohe und sehr spezifische katalytische Wirkung auf die Umsetzung vonIn any case, it was found that the mixture of the various ethanolamines used in the technical Reaction of ammonia with ethylene oxide is formed, and especially that in the distillation of the various alkanolamine bases remaining an extraordinarily high and very specific residue catalytic effect on the implementation of
Es ist auch insofern der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht vorhersehbar gewesen, als nach J. Am. Chem. Soc 70,3667/68 (1948) bei der Umsetzung ungesättigter Verbindungen mit Merkaptanen der »Triton-B«-Katalysator dem Tetrakishydroxyäthylammoniumhydroxid überlegen istThe success of the method according to the invention was also not foreseeable in so far as after J. Am. Chem. Soc 70, 3667/68 (1948) in the implementation unsaturated compounds with mercaptans, the »Triton-B« catalyst, the tetrakishydroxyethylammonium hydroxide is superior
Im einzelnen ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Folgende zu sagen: Hinsichtlich der Molverhältnisse, Temperaturen und sonstigenIn detail is to carry out the invention Method of saying the following: Regarding molar ratios, temperatures and others
so Reaktionsbedingungen ist das erfin&ungsgemäße Verfahren nicht vom Stande der Technik unterschieden. So setzt man zweckmäßig Acrylnitril und Methanol in einem Molverhältnis von 1 :0fi bis 1 :1,3 bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 20 bis 200° C, vorzugsweise 40 bis 70°C, absatzweise oder kontinuierlich in Gegenwart des Katalysators gemäß Anspruch miteinander um. Man kann ohne Lösungsmittel arbeiten oder als Lösungsmittel z. B. Tetrahydrofuran, Benzol oder Dioxan verwenden.such reaction conditions, the process according to the invention does not differ from the prior art. Thus, it is advantageous to react acrylonitrile and methanol in a molar ratio of 1 : 0.1 to 1: 1.3 at a reaction temperature in the range from 20 to 200 ° C, preferably 40 to 70 ° C, batchwise or continuously in the presence of the catalyst according to claim . You can work without a solvent or as a solvent z. B. use tetrahydrofuran, benzene or dioxane.
Man kann dabei 2. B. so vorgehen, daß Methanol in einem geeigneten Reaktionsgefäß,das z. B. ein Rühfkessel sein kann, vorgelegt wird, und im Verlaufe einiger Stunden die vorgesehene Menge Acrylnitril nach und nach zugesetzt wird. Die katalytisch wirksame Verbindung wird dabei z. B. in einer Menge von 0,05 bis 15, zweckmäßig 0,2 bis 0,8%, berechnet als Terakis-hydroxyäthyl-ammoniumhydroxid verwendet.You can, for example, proceed so that methanol in a suitable reaction vessel, the z. B. a Rühfkessel can be, is presented, and in the course of a few hours the intended amount of acrylonitrile after and after is added. The catalytically active compound is z. B. in an amount of 0.05 to 15, expediently 0.2 to 0.8%, calculated as terakis hydroxyethyl ammonium hydroxide used.
3 43 4
ne Methoxypropionitril kann ohne weiteres oder Aus dem Filtrat gewinnt man 4370 kg rohesne methoxypropionitrile can easily or 4370 kg of crude can be obtained from the filtrate
gegebenenfalls auch nach einem Reinigungsschritt, z. B. Methoxypropionitril als braune homogene Flüssigkeit,optionally also after a cleaning step, e.g. B. methoxypropionitrile as a brown homogeneous liquid,
nach einer Destillation, weiterverarbeitet werden. Zum Ve „i-:_hc .ra> h 11after a distillation, can be further processed. To the Ve "i -: _ h c . ra > h 11
3000C, insbesondere 50 bis 1000C, und bei einem Druck verwendet jedoch als Katalysator 17 Teile des unter300 0 C, in particular 50 to 100 0 C, and at a pressure, however, used as a catalyst 17 parts of the below
zwischen Normaldruck und 500 atü, zweckmäßig 100 bis dem Handelsnamen »Triton B« bekannten Trimethyl-between normal pressure and 500 atmospheres, expediently 100 to the trade name "Triton B" known trimethyl
250 atü, Methoxypropionitril für sich oder in Gegenwart benzylammoniumhydroxids. Man erhält 4410 Teile250 atm, methoxypropionitrile by itself or in the presence of benzylammonium hydroxide. 4410 parts are obtained
eines indifferenten Lösungsmittels, wie Tetrahydrofu- rohes Methoxypropionitril in Form einer dunkelbra-i-an inert solvent, such as tetrahydrofu crude methoxypropionitrile in the form of a dark brown
ran, Dioxan, Diäthyläther, Benzol oder Toluol, zu io nen homogenen Flüssigkeit.ran, dioxane, diethyl ether, benzene or toluene, to ion a homogeneous liquid.
a) Zur Herstellung emes geeigneten Katalysators Da sich Methoxypropionitril wegen seiner leichten wurde ein aus Äthylenoxid und Ammoniak is Zerseizlichkeit nicht z. B. durch Destillation reinigen hergestelltes technisches Triethanolamin unter läßt, isi es zur Beurteilung der Umsetzung von Methanol üblichen technischen Reaktionsbedingungen (s. und Acrylnitril erforderlich, das entstandene Methoxy-Ullmann loc. cit) mit Wasser und Äthylenoxid propionitril in roher Form in eine stabile Verbindung zu versetzt, wobei das Molverhältnis von Triäthanol- überführen, an der die tatsächlich erhaltene Ausbeute amin zu Äthyleioxid <m Reaktionsprodukt 1 :1 20 bestimmt werden kann. Da ohnehin vorgesehen ist, betrug. Methoxypropionitril zur Herstellung von Methoxypro-a) For the production of a suitable catalyst Since methoxypropionitrile is because of its light weight a mixture of ethylene oxide and ammonia was not z. B. Purify by distillation If technical triethanolamine is not produced, it is used to assess the conversion of methanol customary technical reaction conditions (see and acrylonitrile required, the resulting methoxy-Ullmann loc. cit) with water and ethylene oxide propionitrile in crude form into a stable compound added, the molar ratio of triethanol convert to which the actually obtained yield amine to ethyl oxide <m reaction product 1: 1 20 can be determined. Since it is planned anyway fraud. Methoxypropionitrile for the production of methoxypro-
b) In einem 5000 kg fassenden Rührbehälter aus pylamin zu verwenden, ist die Hydrierung zu Methoxy-Edelstahl werden nun 1665 kg Methylalkohol, 17 kg propylamin eine geeignete Methode, den Verfahrenserdes vorstehend beschriebenen Umsetzungsproduk- folg der vorhergehenden Stufe zu überprüfen.b) The hydrogenation to methoxy stainless steel is to be used in a pylamine stirred tank with a capacity of 5000 kg 1665 kg of methyl alcohol, 17 kg of propylamine are now a suitable method, the process soil to check the conversion productivity of the previous stage described above.
tes sowie 3 Teile Hydrochinon als Stabilisator 25 Es wurden deshalb in einem Autoklaven austes and 3 parts of hydroquinone as a stabilizer 25 It were therefore made in an autoclave
vorgelegt Innerhalb von 3 Stunden läßt man unter nichtrostendem Stah! die in den vorhergehendensubmitted Within 3 hours one leaves under stainless steel! those in the previous
gutem Rühren 2730 kg Acrylnitril zulaufen, wobei Versuchen erhaltenen Gesamtmengen an Reaktions-good stirring 2730 kg of acrylonitrile run in, with experiments total amounts of reaction
durch geeignete Kühlungsmaßnahmen die Reak- produkt jeweils für sich einer Hydrierung unterworfen,by means of suitable cooling measures, each of the reactants is subjected to a hydrogenation,
tionstemperatur auf 50 bis 55°C gehalten wird. Als Hydrierungskatalysator werden auf jeweils etwation temperature is kept at 50 to 55 ° C. The hydrogenation catalyst used is about
reaktionsperiode von etwa V2 bis 1 Stunde an. Es Kobalt, das mit 1,5% Chrom aktiviert ist, verwendetreaction period of about V 2 to 1 hour. It uses cobalt activated with 1.5% chromium
werden 4415 kg Methoxypropionitril als leicht Die Reaktion wird in Gegenwart von jeweils 8800 Tei-4415 kg of methoxypropionitrile are easily The reaction is in the presence of 8800 parts
gelbliche homogene Flüssigkeit ei ,alten, die ohne |en Ammoniak ausgeführtyellowish homogeneous liquid egg, old, without | an ammonia run
weitere Reinigungsmaßnahmen für andere Reak- Die Hydrierung wird bei ansteigender Temperatur imFurther cleaning measures for other reac- The hydrogenation is carried out with increasing temperature in the
tionen verwendet werden kann. 35 Bereich von 50 bis 1000C und bei einem allmählichcan be used. 35 range from 50 to 100 0 C and at a gradually
durchgeführt Sie ist nach etwa 4 Stunden beendet .carried out It is finished after about 4 hours.
1665 kg Methylalkohol in Gegenwart von 34 kg Sieb aus dem Autoklaven entspannt und Ammoniak in1665 kg of methyl alcohol in the presence of 34 kg of sieve from the autoclave and ammonia in
wässeriger, 50%iger Natronlauge und 3 kg Hydrochi- 40 einer Kolonne abgetrieben. Das Ammoniak steht für dieaqueous 50% sodium hydroxide solution and 3 kg Hydrochi- 40 driven off a column. The ammonia stands for that
non mit 2730kg Acrylnitril umgesetzt. Nun werden nächste Hydrierung wieder zur Verfugung. Dienon implemented with 2730kg acrylonitrile. Now next hydrogenation will be available again. the
vorsichtig nach und nach 20 kg konzentrierte Schwefel- Hydrierung der aus den vorhergehenden Beispielencarefully and gradually 20 kg of concentrated sulfur hydrogenation from the previous examples
säure zugesetzt und das in fester Form angefallene bzw. Vergleichsversuchen erhaltenen Methoxypropio-acid added and the methoxypropylene obtained in solid form or comparative experiments
mehrmals gereinigt werden. 45 dargestellte Ergebnis:be cleaned several times. 45 result shown:
Beispiel 4415 4645 4420 96 629Example 4415 4645 4420 96 629
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