DE2121445A1

DE2121445A1 - Verfahren zur Herstellung hochgereinigter Polychlorphenole

Info

Publication number: DE2121445A1
Application number: DE19712121445
Authority: DE
Inventors: William James Little Falls N.J. Greco jun. (V.St.A.)
Original assignee: Tenneco Chemicals Inc
Current assignee: Tenneco Chemicals Inc
Priority date: 1970-05-01
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-11-11
Also published as: GB1323369A; NL7105797A; BE765324A; FR2091049A5

Description

" Verfahren zur Herstellung hochgereinigter Polychlorph'mole "

Priorität: 1. Kai 1970, V.St.A., Nr. 33 983

Trichlorphenole, besonders 2,4,5-Irichlorphenol, sind bezüglich der gewerblichen Verwertbarkeit äusserst wertvolle Verbindungen. Sie v/erden im allgemeinen durch Hydrolyse von Tetrachlor benzolen, wie 1,2,4,5-Tetrachlorbensol, unter Verwendung von Natriumhydroxid hergestellt. In den neueren Verfahren zur Herstellung von Trichlorphenolen wird die Hydrolyse in einem Polyol als Reaktionsmedium durchgeführt. Im allgemeinen wird als Polyol ein zweiwertiger Alkohol, wie Äthylenglykol, vorwendet. Dje Hydrolyse wird im allgemeinen bei praktisch Atmosphärendruck durchgeführt, wobei das Ileaktionsgeinisch unter Rückfluss erhitzt wird. Die Hydrolyse wird im allgemeinen zur Verhinderung der Sublimation des als Ausgangsverbindung eingesetzten ^oiychlorphenols in Gegenwart eines '•n'siisublimationsmittels durchgeführt (vergl. US-PS 2 50^cj 245

und US-PS 3 417 150).

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Die Herstellung hochgereinigter Polychlorphenole nit einem Reinheit sgrad über 95 Prozent in industriellem Macstab durch. Hydrolyse der entsprechenden Polychlorbenzole in einen Polyul als Reaktionsmedium war bisher schwierig. Zur Herstellung von Polychlorphenolen mit einem Reinheitsgrad von nur 95 Prozent wurde es bisher als nötig erachtet, eine ziemlich komplizierte, fraktionierte Destillation unter vermindertem Druck über eine Fraktionierkolonne mit hoher Bodenzahl durchzuführen.

Aufgabe 'der Srfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Polychlorphenolen zur Verfügung zu stellen, bei dem in einfacher Weise hochgereinigte Polychlorphenole erhalten v/erden. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Srfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung hochgereinigter Polychlorphenole durch Hydrolyse eines Polychlorbenzols mit 3 oder 4 Chloratomen mit einem Alkalimetallhydroxid in einem mehrwertigen Alkohol als Reaktionsmedium, Versetzen des das gebildete Alkalimetallsalz des PoIychlorphenole mit 2 oder 3 Chloratomen enthaltenden Hydrolysegemisches mit Säure bis mindestens zur neutralen Reaktion, wobei das Alkalimetallsalz der zugesetzten Säure wasserlöslich aber unlöslich in dem mehrwertigen Alkohol ist, und anschliessender Destillation des das freie Polyciilorphenol enthaltenden Gemisches, das dadurch gekennzeichnet ist, dtiss man das Gemisch einer Wasscrdampfdestillation unterwirft, das PoIychlorphenol kondensiert und nach üblichen 1-Iethoden isoliert.

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Nach dem Verfahren der Erfindung v/erden in überraschender "./eize durch eine einfache Wasserdampfdestillation hochgoreinigte Polychlorphenole mit einem Reinheitsgrad über 99 Prozent ei-— halten. Das Polychlorphenol wird "bei der Wasserdampfdestillation in der Vorlage der Destillationseinrichtung als weis se Verbindung in geschmolzener Form kondensiert. Das kondensierte, geschmolzene Polychlorphenol ist von gleichzeitig überdestillierten Wasser durch blosses Abtrennen leicht isolierbar.

Wenn nach dem Verfahren der Erfindung 2,4,5-Trichiorphenol hergestellt wird, veist Lz.l isolierte Verbindung einen Fp. von über 65 G (95prozentige Reinheit) und gewöhnlich von mindestens 66 C auf, was den hohen Reinheitsgrad der so hergestellten Verbindung beweist. 2,4,5-Trichlorphenol mit einem Reinheitsgrad von 100 Prozent hat einen Fp. von etwa 67⁰C. Wenn der Fp, zwi- · sehen 66,5 und 67°C liegt, hat das 2,4,5-1¹FiChIOrphenol einen Reinheitsgrad über 99 Prozent. !lach dem Verfahren der Erfindung wird 2,4,5-Trichlorphenol mit einem Fp. von mindestens 66⁰C auf einfache V/eise durch Wasserdampfdestillation erhalten. Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist daher die in den bekannten Verfahren verwendete teure und komplizierte Destillationseinrichtung zur fraktionierten Destillation unter vermindertem Druck nicht erforderlich.

Die Wasserdampfdestillation kann direkt in Reaktion?gefass durchgeführt werden. Das der Wasserdampfdestillation zu unterwerfende Geniech muss also nicht in die l?lr..oe einer lectillationseinrichtung zur fraktionierten Destillation überführt werden. Falls ein Polychlorphenol nach einen kontinuierlichen

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Verfahren hergestellt wird, kann das der v/asserdanpfdeatillation zu unterwerfende Gemisch natürlich leicht aus den Reaktionsgefäss in die Blase einer Wasserdampfdestillj ereinrichtung überführt v/erden.

Die Wasserdampfdestillation wird vorzugsweise unter Atmosphärendruck durchgeführt. Die Wasserdampfdestillation kann jedoch auch unter erhöhtem Druck durchgeführt v/erden. Die Temperatur des zur V/asserdampfdestillation verwendeten Wasserdampfs beträgt mindestens 100 C. Die Wasserdampfdestillation kann jedoch auch ohne Qualitätsminderung des Polychlorphenoln mit überhitztem Dampf von Temperaturen bis 16O°C oder höher durchgeführt werden. Vorzugsv/eise wird das Verfahren der Erfindung mit V/asserdampf mit einer Temperatur von mindestens 120⁰C durchgeführt.

Der Rückstand der V/asserdampfdestillation besteht hauptsächlich aus dem als Reaktionsmedium verwendeten Polyol und V/asser. Das eingesetzte Polyol kann zur erneuten Verwendung durch Destillation unter vermindertem Druck zurückgewonnen v/erden. Im allgemeinen wird die Rückgewinnung des Polyols bei 100 C und einem mittels einer Wasserstrahlpumpe hergestellten Drucks von nicht mehr als etwa 50 Torr durchgeführt.

Die V/asserdampfdestillation des Reaktionsprodukts kann allgemein bei der Herstellung von Dichlor- oder Trichlorphenolen aus den entsprechenden Trichlor- oder Tetrachlorbenzolen angewandt werden. Bei der Herstellung der genannten Verbindungen wird ein Chloratom der als Ausgangsverbindungen eingesetzten Trichlor- oder Tetrachlorbenzole durch Hydrolyse mittels eines

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Alkalimetallhydroxids durch eine pheriolische Hydroxylgruppe ersetzt. Als Alkalimetallhydroxide werden vorzugsweise Hatrium- und Kaliumhydroxid verwendet. Als Antisublimationsraittel wird vorzugsweise ein Chlorbenzol mit weniger Chloratomen als das zu hydrolysierende Polychlorbenzol verwendet. o-Dichlorbenzol ist ein bevorzugtes Antisublimationsmittel geinäss US-PS 3 417 150.

Als zu hydrolysierendes Polychlorbenzol v/ird vorzugsweise 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol wegen seiner symmetrischen Konfiguration verwendet. Bei der Hydrolyse dieser Verbindung wird unabhängig von dem jeweiligen hydrolysieren Chloratom dasselbe Reaktionsprodukt erhalten. Das Reaktionsprodukt ist ein praktisch reines 2,4,5-Trichlorphenol, das keine isomeren Trichlorphenole enthält. In ähnlicher Weise kann ein 1,3,5-Trichlorbenzol zur Herstellung'eines 3,5-Diehlorphenols hydrolysiert werden. \'!ewa. es nicht darauf ankommt, ob bei der Hydrolyse isomere Verbindungen erhalten werden, kann im Verfahren der Erfindung jedes Tri- oder Tetrachlorbenzol als Ausgangsverbindung eingesetzt werden.

Als mehrwertiger Alkohol wird im Verfahren der Erfindung vorzugsweise ein Polyol verwendet, in dem sich das entstandene Polychlorphenol, das als Ausgangsverbindung eingesetzte Polychlorbenzol, das Antxsublimationsnittel und das Alkalimetallhydroxid lösen. Vorzugsweise soll das Polyol mit V.'asser mischbar sein, da Yfosser bei der Hydrolyse als llebenprodukt entsteht. Die bevorzugten Polyole sind bei Raumtemperatur flüssig. Es ist jedoch lediglich erforderlich, dass das verwendete

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Polyol bei Temperaturen unterhalb der Reaktionsteniperatur flüssig vorliegt. Vorzugsweise v/erden Polyole verwendet, deren Pp. beträchtlich unterhalb der Reaktionstemperatür liegt. Bevorzugte Polyole sind gesättigte, mehrwertige aliphatische Alkohole mit 2 oder 3 Hydroxylgruppen, das heisst die Glykole und dreiv/ertige aliphatische Alkohole. Insbesondere eignen

dieser ,

sich Glykole mit bis 4 C-Atomen als Reaktionsmediurn, da viele Verbindungen
bei oder nahe der Raumtemperatur flüssig sind. Diese Glykole sind mit Wasser mischbar und lösen Alkalimetallhydroxide und Polychlorphenole und mindestens teilv/eise Polychlorbenzole. Im Verfahren der Erfindung können Polyole, wie Äthylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,2-Butylenglykol, Trimethylenglykol, Isopropylenglykol, Isobutylenglykol, Tetramethyleriglykol, Pentamethyle'nglykol und Glycerin, verwendet v/erden*

Die Hydrolyse wird vorzugsweise durch Erhitzen des Reaktionsgemisches unter Rückfluss durchgeführt, wobei das bei der Hydrolyse gebildete Wasser im allgemeinen als wässrige Lösung des Polyols entfernt wird. Das bei der Hydrolyse entstandene Polychlorphenol liegt im allgemeinen in Form des entsprechenden Alkalimetallsalzes vor. Dieses Alkalimetallsalz entsteht gemäss nachfolgender Reaktionsgleichung, in der 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol und Natriumhydroxid als Reaktionspartner eingesetzt sind :

+ 2UaOH * ClIs. U ^{+ JIaC1 + H}2°

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Zur Herstellung einen hochgereinigten Polychlorphenoln wird im Verfahren der Erfindung die bei der Hydrolyse durch Erhitzen des !Reaktionsgemisches unter Rückfluss entfernte wässrige Lösung des Polyols v/ieder mit dem Reaktionsgemisoh vermischt. Dieses Gemisch wird anschliessend zur Überführung des Alkalinetallsalzes des Polychlorphenols in das freie Polychlorphenol angesäuert. Zum Ansäuern wird vorzugsweise eine Säure verwendet, deren entstehendes Alkalimetallsalz im, Reaktionsmedium unlöslich ist. Auf diese Weise wird die Entfernung des entstandenen Alkalimetallsalzes und die Reinigung des Reaktionsmediums -zur erneuten Verwendung erleichtert. Als Säuren v/erden vorzugsweise Ilineralsäuren, v/ie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, verwendet.

Das Antisublimationsnrittel, z.B. ein Dichlorbenzol, wird vorzugsweise zur Vereinfachung der Wasserdampfdestillation vor dem Ansäuern entfernt. Solange das bei der Hydrolyse entstandene Polychlorphenol als Alkalimetallsalz vorliegt, kann das als Antisublimationsmittel verwendete Chlorbenzol leicht durch blosse Erhöhung der Temperatur des Reaktionsgemisches über den Siedepunkt des Chlorbenzols und Entfernen der überdestillierten Flüssigkeit abgetrennt werden. Der Siedepunkt des Alkaliraetallsalzes des Polyehlorphenols liegt weit über dem Siedepunkt des Antisublimationsmittels,

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Polychlorphenole, z.B. 2,4,5-Trichlorphenol, sind bekannte Verbindungen mit bakteriziden und fungiziden Eigenschaften und werden in, grossein Maßstab zur Herstellung von Seifen, Salben und Kosme-

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tika verwendet. 2,4,5-Trichlorphenol dient ferner als Zwischenprodukt zur Herstellung von Hexachlorophen, einem anderen bekannten Desinfektionsmittel (vergl. US-PS 3 426 081).

. Das Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel

Ein 1 Liter-Vierhalskolben wird mit einem Rückflusskühler, einem Flüssigkeitsabscheider nach Dean-Stark (zur Trennung der bei der Reaktion überdestillierten und kondensierten Flüssigkeit in eine v/ässrige und eine organische Phase) und einem Thermometer versehen. Der Vierhalskolben wird an eine Dampfleitung angeschlossen. Der Vierhalskolben wird mit 216 g 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol, 400 g Äthylenglykol, 86 g liatriumhydroxid und 10 g o-Dichlorbenzol beschickt. Der Flüssigkeitsabscheider wird mit 20 g o-Dichlorbenzol gefüllt.

Das Gemisch wird langsam auf 180°C erhitzt und bis zur vollständig abgelaufenen Reaktion annähernd 4 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Die Reaktion wird so durchgeführt, dass der Flüssigkeitsabscheider praktisch mit einer unteren wässrigen Phase gefüllt ist. Die überschüssige wässrige Phase v/ird aus dem Flüssigkeitsabscheider entfernt, um das ZurückflieEsen dieser Phase in das Reaktionsgemisch zu verhindern. Die obere organische Phase v/ird in das Iceaktions ge fass zurückgeführt.

ν . liach vollständiger Reaktion wird der Flüssigkeitsabscheider vollständig entleert und das darin enthaltene Genisch beiseite gestellte Die Temperatur des Reaktionsgefüsses wird auf 200 G erhöht, wobei praktisch das gesamte o-Dichlorbenzol

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entfernt wird. In der Vorlage .wird ein ..Gemisch einer. v/äs sr i sen Phase und des o-Dichlorbenzols erhalten. Das o-L>l chi or benzol lässt sich leicht von der wässrigen Phase abtrennen.und kann erneut verwendet werden. Die wässrige Phase wird mit der mittels des Flüssigkeitsabscheiders entfernten wässrigen Phase vermischt. Die vereinigten wässrigen Phasen werden dem Reaktionsgemisch zugesetzt.

Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird dieses Gemisch durch Ansäuern mit 125 g konzentrierter Salzsäure (37 Prozent HGl) auf einen p^-Y/ert vor " "his 2 eingestellt. Anschliessend wird in das Reaktionsgefäss und durch das sauer reagierende Gemisch

überhitzter Dampf mit einer Temperatur von etwa 150 C geleitet. In der Vorlage werden annähernd 172 g (0,88 Mol) 2,4,5-Trichlorphenol in Form einer weissen Schmelze in annähernd 88,lprozentiger Ausbeute erhalten. Der Fp, der Verbindung beträgt 66,5 bis 67 C, was einen Reinheitsgrad von über 99 Prozent anzeigt.

Der Rückstand der Wasserdampfdestillation besteht hauptsächlich aus wasserhaltigem Äthylenglykol. Eas Äthylengfycol wird anschliessend -bei 100⁰G und einem mittels einer' V,^rasserstrahlpumpe hergestellten Druck von 20 Torr destilliert. Dabei werden annähernd 360 g Äthylenglykol mit einem Reinheitsgrad von 90 Prozent erhalten. Das so erhaltene Äthylenglykol kann erneut zur Durchführung der beschriebenen Hydrolyse verwendet werden.

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Claims

- 10 Patentansprüche

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Is. J Verfahren zur Herstellung hochgereinigter Polychlorphenole ⁱ-tfurch Hydrolyse eines Polychlorbenzols mit 3 oder 4 Chloratomen mit einem Alkalimetallhydroxid in einem mehrwertigen Alkohol als Reaktionsmediura, Versetzen des das gebildete Alkalimetallsalz des Polychlorphenols mit 2 oder 3 Chl-oratomen- enthaltenden Hydrolysegemisches mit Säure Ms mindestens zur neutralen Reaktion, v/obei das Alkalimetallsalz der zugesetzten Säure wasserlöslich aber unlöslich in dem mehrwertigen Alkohol ist, und anschliessender Destillation des das fre-'e Polychlorphenol enthaltenden Gemisches, dadurch gekenn ze ic hn e t, dass man das Gemisch einer Yvasserdampfdestillation unterwirft, dag Polychlorphenol kondensiert und nach üblichen Methoden isoliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hydrolyse in Gegenwart einer solchen Menge eines Antisublimationsmittels durchführt, dass die Sublimation des PoIychlorbenzols verhindert wird und das Antisublimationsmittel vor dem Versetzen des Hydrolysegemisches mit Säure abgedampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und Z, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verfahren mit 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verfahren mit Ilatriumliydroxid durchführt.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass man das Verfahren unter Vervendung eines Alkylpolyols mit bis 4 C-Atomen und mit bis 3 Hydroxylgruppen als mehrwertigem Alkohol durchführt.
6. Verfahren nacli Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass man das Verfahren mit Äthylenglykol durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wasserdampfdestillation unter praktisch Atmosphärendruck durchführt. (
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wasserdampfdestillation mit überhitztem Dampf bei Temperaturen von etwa 120 bis etv/a 160 C durchführt.

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