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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von ß-Phenyl-äthyl-
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von ß-Phenyl-äthylalkohol
durch Hydrierung von Styroloxid an Palladiumträgerkatalysatoren in Gegenwart von
einem Koh1enwasserstoff als Lösungsmittel bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur.
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Aus der US-Patentschrift 2 524 096 ist es bereits bekannt, ß-Phenyl-äthylalkohol
durch katalytisches flydrieren von Stylqoloxid in flüssiger Phase bei erhöhtem Druck
und erhöhter Temperatur herzustellen. Als mögliche lösungsmittel werden Methylalkohol
und Äthylalkohol angegeben. Dieses Verfahren hat sich jedoch technisch nicht durchsetzen
können, da hierbei zu viele unerwünschte und schlecht abtrennbare Nebenprodukte
entstehen, was besonders nachteilig ist, da ß-Phenyl-äthylalkohol hauptsächlich
als Duftstoff Verwendung findet.
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Gemäß der US-Patentschrift 2 822 403 werden diese Nachteile vermieden,
wenn man durch intensives Vermischen mit Wasser dispergiertes Styroloxid katalytisch
hydriert. Das bei diesem Verfahren notwendige destillative trennen relativ großer
Mengen Wassers aus dem Reaktionsprodukt verteuert dieses Verfahren außerordentlich.
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Perner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 542 089 ein Verfahren
zur Durchführung katalytischer Hydrierungen bei Reaktionstemperaturen unter 1500C
und Drucken unter 15 atü in Gegenwart von Suspensionskatalysatoren bekannt, bei
dem das heterogene Reaktionsgemisch im Gleichstrom mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit
durch einen zum Durchreagieren ausreichend langen Reaktionsraum geführt wird. Bei
der hierin u.a. als Beispiel beschriebenen Hydrierung von Styroloxid an einem Palladiumträgerkatalysator
werden gute Ausbeuten erhalten. Nachteilig bei diesem Verfahren ist sowohl die Notwendigkeit,
eine ganz
spezielle, aufwendige Hydrieranlage zu verwenden, als
auch die Katalysatorabtrennung. Die Abtrennung von Suspensionskatalysatoren ist
technisch immer sehr schwierig zu realisieren.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, das Verfahren zur Hydrierung von
Styroloxid zu ß-Phenyl-äthylalkohol so zu verbessern, daß auch ohne die Notwendigkeit
von aufwendigen Maßnahmen zur Abtrennung von Lösungsmitteln und Katalysatoren gute
Ausbeuten an ausreichend reinem ß-Phenyl-äthylalkohol erhalten werden.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man ß-Phenyläthylalkohol
durch Hydrierung von Styroloxid an Palladiumträgerkatalysatoren in Gegenwart von
einem Lösungsmittel be erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auf technisch sehr
einfache Weise mit guten Ausbeuten und in guter Reinheit erhalten kann, wenn man
eine Lösung von Styroloxid in einem gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoff
mit 5 bis -S0 C-Atomen kontinuierlich über einen körnigen Palladiunträgerkgta:Lysator
führt und das aus dem Reaktor austretende k<atalysstorfreie Reaktionsgemisch
durch einfache Phasentrennung in ß-Phenyl-äthylalkohol und den als Lösungsmittel
wiederverwendbaren Kohlenwasserstoff zerlegt.
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Als Palladiumträgerkatalysatoren werden erfindungsgemäß körnige Palladiumträgerkatalysatoren,
die eine Teilchengröße von etwa 0,5 bis 20 mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm, Durchmesser
aufweisen, verwendet. Als Katalysatorträgermaterial sind Siliciumdioxid und Aluminiumoxid
besonders geeignet. Die Palladiumkonzentration in dem Trägerkatalysator kann 0,01
bis 20 Gew.-/o, insbesondere 0,05 bis 5 Gew.-%, betragen.
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Als Lösungsmittel werden erfindungsgemäß gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe
mit 5 bis 10 C-Atomen, also gesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt unterhalb
2000C verwendet. Genannt seien beispielsweise: Pentan, Hexan, Heptan, Octan und
Cyclohexan.
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Mit besonderem Vorteil verwendet man das relativ leicht zugängliche
n-Hexan als Lösungsmittel. Der besondere Vorteil der Verwendung dieser Lösungsmittel
liegt darin, daß diese das Ausgangsmaterial Styroloxid vollständig lösen, sich aber
von dem bei der Hydrierung gebildeten B-Phenyl-äthylalkohol durch einfache Phasentrennung
abtrennen lassen, wodurch sie sofort wieder in den Prozeß zurückgeführt werden können.
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Außerdem besitzt der nach diesem Verfahren hergestellte ß-Phenyläthylalkohol
bereits nach einmaliger Destillation eine für die Verwendung als Duftstoff ausreichende
Reinheit.
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Das Lösungsmittel verwendet man mit Vorteil in einer solchen Menge,
daß das Volumenverhältnis von Styroloxid zu Lösungsmittel etwa 1 : 1 bis 1 : 5 beträgt.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird im allgemeinen die Styroloxidlösung
unter den Hydrierbedingungen entweder von oben oder von unten durch ein Hochdruckrohr
gepumpt, das den Katalysator als Festbettkatalysator enthält. Das den Druckreaktor
verlassende Reaktionsgemisch wird in einem Phasentrenngefäß in das Reaktionsprodukt
und das Lösungsmittel aufgetrennt. Das Reaktionsprodukt enthält als Nebenprodukt
im allgemeinen nur weniger als 3 % Äthylbenzol, das durch Destillation leicht abgetrennt
werden kann.
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Die Hydrierung wird im allgemeinen bei Temperaturen von 20 bis 12000,
vorzugsweise 30 bis 9000, durchgeführt.
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Der Wasserstoffdruck soll etwa zwischen 50 und 350 atm, vorzugsweise
100 und 300 atm, betragen.
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Die Verweilzeit des Styroloxids am Katalysator soll etwa 1/2 bis 10
Stunden, vorzugsweise 1 bis 5 Stunden, betragen.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man ß-Phenyläthylalkohol
durch Hydrierung von Styroloxid auf technisch sehr leicht zu realisierende und wirtschaftliche
Weise in großer Reinheit herstellen. Der verwendete Pestbettkatalysator kann praktisch
unbegrenzt lange ohne Aktivitätsverlust verwendet werden. ono
Das
Verfahrensprodukt, ß-Phenyl-äthylalkohol, ist als wertvoller Duftstoff bekannt.
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Das folgende Beispiel soll unser Verfahren näher erläutern. In diesem
Beispiel genannte Raumteile verhalten sich zu Gewichtsteilen wie Liter zu Kilogramm.
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Beispiel In ein Druckrohr mit 150 Raumteilen Reaktionsvolumen wird
ein 0,5 Gew.-% Palladium auf Aluminiumoxid enthaltender Palladiumträgerkatalysator
in Form von 10 mm langen Strängen mit einem Durchmesser von etwa 5 mm eingefüllt.
Bei Temperaturen von etwa 50°C und 200 atm Wasserstoffdruck werden stündlich 10
Raumteile einer Lösung, die Styroloxid (98 %ig) und n-Hexan im Volumenverhältnis
1 : 1 enthält, oben in den Reaktor eingepumpt. Nach 0 7 Tagen wird die Temperatur
auf 75 0 und die Zulaufmenge auf 40 Raumteile pro Stunde erhöht. Unter diesen Bedingungen
wurde der Reaktor 4 Monate lang ununterbrochen betrieben. Der Katalysator war am
Ende dieser Zeit noch voll wirksam.
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Das den Reaktor am unteren Ende verlassende Umsetzungsprodukt wird
in ein Trenngefäß geleitet, worin sich n-Hexan und ß-Phenyläthylalkohol voneinander
abscheiden. Das Hexan Zann sofort als Lösungsmittel wiederverwendet werden. Das
abgeschiedene Reaktionsprodukt wird zur Ersielung einer wertvollen Riechstoffqualität
destilliert. Man gewinnt auf diese Weise stündlich etwa 20 Gewichtsteile ß-Phenyl-äthylalkohol.
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Die Ausbeute beträgt etwa 93 < der Theorie.
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Kp15 = 11000; n20 = 1,5330